לשם בחינת מבני החלבונים, על הביולוגים להפוך תערובת של חלבונים מטוהרים לכדי גבישים בעלי מבנה מאורגן וסדור אולם עד כה היה זה תהליך ארוך יקר
חוקרים ממרכז המערב-התיכון לגנומיקה מבנית (MCSG), מהתאגיד לגנומיקה מבנית (SGC) ומהמרכז לביולוגיה מבנית במשרד האנרגיה של ארה”ב (SBC) פיתחו שיטה משופרת לגיבוש חלבונים אשר תקל על הניסויים לבחינת המבנים המדויקים שלהם.
לשם בחינת מבני החלבונים, על הביולוגים להפוך תערובת של חלבונים מטוהרים לכדי גבישים בעלי מבנה מאורגן וסדור. כל חלבון מורכב משרשרות של חומצות-אמינו כתת-יחידות המסתדרות בצורות של סלילים, לולאות ורצועות. בחלבונים מסוימים הסידור הפנימי פחות דחוס מאחרים; בסוגים אלו, שרשרות חומצות-אמינו בלתי-מסודרות מיטלטלות החוצה מהחלבון כעין קצוות מפוצלות. גיבוש חלבונים המכילים אזורים גמישים רבים כאלו מסובך ומאתגר יותר מאשר חלבונים מאורגנים יותר, מסביר הביולוג אנדריי ג'ואצ'ימיאק (Joachimiak), המוביל את המחקר הנ”ל.
“ניסינו למצוא דרך להרחקת אזורים בלתי-מסודרים אלו באמצעות הדמיות מחשב, אך זה היה תהליך מאתגר מדיי,” אמר החוקר. “השיטה החדשה שלנו מהירה, זולה וישימה למטרות מגוונות מאוד, החל מחיידקים מחוללי-מחלות ועד חלבונים אנושיים.”
במטרה לנסות ולהאיץ את יעילות תהליך הגיבוש, קבוצת החוקרים הוסיפו חומר ביולוגי טבעי הקרוי “פרוטאז” (protease) – סוג מסויים של אנזים המסוגל לפרק את הקשרים הכימיים שבין חומצות-האמינו של החלבונים. מרגע שהוסף, האנזים מתמקד באופן בררני באיזורים הבלתי-מסודרים הללו וגוזם את הקצוות המפוצלות שבהם כאילו היה “מספריים מולקולאריים”. החוקרים הצליחו לגבש ולבחון תשעה חלבונים “מקוצצים” שכאלו ואשר בעבר כשלו אחרים בנסיונות רבים ומורכבים לבחון אותם באמצעות קריסטלוגרפיית קרני-רנטגן. “שיטה פשוטה זו מציעה הזדמנות לחשוף ולאפיין את המבנים של עשרות חלבונים שעד עתה יכולנו לחקור אותם רק באמצעות מכשירים וכלי-מחקר מייגעים ויקרים,” אומר החוקר הראשי.
שיטה זו המכונה “פרוק מוגבל באתר” (“limited in situ proteolysis”) מייצגת רק חלופה אפשרית אחת מתוך מספר “מסלולי חילוץ” אשר משמשים את הביופיסיקאים בכדי לקבל חלבונים גבישיים שמישים יותר ולהפחית את כמויות הפסולת, אומר החוקר. כיום, מאמציי החוקרים להפיק ואז לבחון גבישים במעבדה הלאומית של משרד האנרגיה מספקים מידע מבני רק בכחמש-עשרה אחוזים מהזמן. באמצעות השימוש בפרוטאזות בכדי להרחיק חלק מדגימת החלבון, החוקרים שלנו הצליחו להגביר את היעילות בשישה אחוזים. החוקר מסייג וטוען כי למדענים עדיין אין אפשרות לגבש בהצלחה כל חלבון קיים, אפילו לאחר השימוש בשיטה חדשה זו. “עדיין יוותרו חלבונים מסוימים שיהיו עמידים לגיבוש,” הוא מודה, “אולם אנו צועדים קדימה בהבנתנו כיצד בדיוק מתנהגים מרכיבים חיוניים אלו.”
http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080314140038.htm
