צוות חוקרים מהמרכז הרפואי באוניברסיטת טקסס גילה שיטה לשימוש באור בכדי לשלוט בחלבונים מסוימים המזרזים תגובות ביוכימיות
צוות חוקרים מהמרכז הרפואי באוניברסיטת טקסס גילה שיטה לשימוש באור בכדי לשלוט בחלבונים מסוימים המזרזים תגובות ביוכימיות. “זוהי אחת הדוגמאות הראשונות שבה מישהו שולט בהצלחה בפעילות של חלבון בעזרת אור,” אומר Stephen Benkovic, פרופסור לכימיה באוניברסיטת Penn State ואחד מראשי המחקר. “ניתן יהיה בעתיד להרחיב את הטכנולוגיה לשימושים מרובים, בכללם היכולת להפסיק את פעילותם של חלבונים גורמי-מחלות בתאים,” הוא אומר. תוצאות המחקר פורסמו בכתב-העת היוקרתי .Science
בניסוי שלהם, המדענים עיצבו חלבון מעורב (hybrid) באמצעות החדרה של חלבון בעל יכולת חישה לאור מהצמח שיבולת שועל לתוך אנזים – סוג של חלבון המזרז תגובות ביוכימיות – מהחיידק אשריכיה קולי. לאחר שילובם של שני המרכיבים יחדיו החוקרים מצאו כי ניתן לשנות את פעילות האנזים באמצעות הקרנת אור על החלבון הרגיש לקרינה, המכונה בפי החוקרים מִתְחָם (domain). “הטכנולוגיה פועלת בדומה למתג חשמלי,” אומרת אחת מהחוקרות. “כאשר אנו מקרינים אור על המתחם הרגיש-לאור, פעילות האנזים מתגברת וכאשר אנו מפסיקים את ההקרנה, פעילותו מופחתת.”
צוות המחקר היה צריך להתייחס למספר שיקולים בבואו לתכנן את החלבון המעורב, בכללם מבנה החלבון או כפי שמכונה בתחום – הקונפורמציה שלו – המבנה התלת-מימדי המדויק שלו. “הקונפורמציה של חלבון חשובה לקביעת תפקודו,” היא אומרת. ללא הקונפורמציה המתאימה, החלבון שלנו לא יגיב לקרינה.”
גורם חשוב נוסף שהצוות היה צריך לשקול היה המיקום המדויק שאליו יחובר החלבון הרגיש לאור. הצוות מציין כי הוא הופתע לגלות שהמתג פעל רק כאשר החלבון הרגיש לאור נקשר במיקום מאוד מסוים. המתג לא פעל כלל באתרים אחרים באנזים שאליהם הוא חובר. “העובדה כי המתג פעל רק כאשר הקישור בוצע בנקודה מסוימת באנזים מרמזת כי קיימת רשת ייחודית המכילה נקודה זו דרכה מועברים אותות, בדומה לאלו המגיבים לאור,” אומרים החוקרים.
האתר המתאים נמצא, בין יותר ממאה אפשרויות שונות, בעזרת אלגוריתם ממוחשב המכונה Statistical Coupling Analysis (SCA), אשר פותח ע”י Rama Ranganathan, פרופסור לפרמקולוגיה באוניברסיטת טקסס ואחד מכותביו הראשיים של המאמר.
המחקר העתידי של הצוות יבחן כיצד האות שעורר ע”י הקרינה מועבר מהמתחם הרגיש לאור לתוככי האנזים. “עדיין לא ברור כיצד תהליך זה פועל,” אומר החוקר הראשי. “עד עתה, ההשפעה הייתה קטנה, אך אנו מתכננים לייעל את הטכנולוגיה בכדי לבחון אם נוכל להשתמש באור לשינוי פעילות האנזים בדרכים חלופיות.”
