כימאים מאוניברסיטת רייס (Rice) השתמשו במתכת נדירה, שאינה נמצאת בשימוש בטבע, בכדי להכין אנזים סינתטי שיוכל לסייע באיתורם וזיהויים של אלפי חלבונים שבחינתם מאתגרת, ביניהם רבים הנוטלים חלק בתפקידי מפתח במחלת הסרטן ובמחלות אחרות.
“שילבנו את היכולות הכימיות של המתכת הנדירה רודיום (rhodium) יחד עם הידע של מערכות ביולוגיות לזהות ולבחור בחלבונים מוגדרים,” אמר המדען Zachary Ball, פרופסור לכימיה באוניברסיטה. “התוצאה הינה כלי שברוב המקרים הוא עוצמתי יותר מכל גישה כימית או ביולוגית נפרדת אחרת.”
החוקר החל לבדוק זרזי די-רודיום לפני יותר משלוש שנים. הוא לא החל במטרה ליצור באמצעותם אנזימים, אלא מאחר והוא התעניין במחקר שהראה כי זרזי די-רודיום מסוגלים לשנות את החומר טריפטופאן (tryptophan), אחת מעשרים ואחת חומצות האמינו הטבעיות שהינן אבני-הבניין הבסיסיות של החיים.
זרזים (קטליזאטורים) מאיצים תגובות כימיות ע”י הגברת קצב התגובה מבלי להתכלות במהלך התגובה. ביצורים חיים, חלבונים המכונים אנזימים משמשים באותו התפקיד. אולם, שלא כמו זרזים אי-אורגניים רבים, אנזימים בררניים ביותר. בתהליך, שאותו הביולוגים נוהגים להקביל לתהליך ההפעלה של “מנעול ומפתח”, אנזימים חוברים רק לפרודות המתאימות להם בצורה בדיוק. מנגנון זה מונע מהם מלהאיץ תגובות לא מתאימות בתוככי התא.
החוקרים תהו אם הם יצליחו לשלב בין הבררנות הגבוהה של תגובות אנזימטיות לבין הזרז מבוסס-הרודיום. הם בדקו את הרעיון באמצעות חיבור הזרז שלהם למקטע קצר של חלבון המסוגל להיכרך יחד עם חלבונים אחרים, בדומה לגדילים של סיבי חבלים. מוטיב כריכה זה של “סיב מלופף” נפוץ בביולוגיה, במיוחד בחלבוני איתות. חלבונים אלו הם המפעילים והמכבים תהליכי מתפתח במערכות ביולוגיות כגון מות תאים מתוכנת (apoptosis), תהליך הידוע כקשור למחלת הסרטן.
“מסלולי האיתות דומים לשרשרת אבני-דומינו,” אומר החוקר. “עשרות חלבונים עשויים להיות מעורבים במסלולים, והם מגיבים האחד עם השני באופן מדורג. ברוב המקרים, התגובות מהירות וחלשות. כתוצאה מכך, קשה לצפות בהן באמצעות שיטות רגילות, ולכן הן עדיין לוטות בערפל בכל הנוגע לתפקידם של חלבוני איתות בבריאות וחולי.”
החוקרים טוענים כי האנזים הסינתטי החדש שלהם עשוי לפתור את הבעיה הזו. בניסויים שלהם, הכימאים הצליחו לפתח אנזימים סינתטיים שיכולים להיקשר באופן בררני לחלבונים ולהצמיד אליהם תגים שיאפשרו לביולוגים לזהות אותם.
מלבד טריפטופן, השיטה פעלה היטב גם עם פנילאלאנין וטירוזין, שתי חומצות אמינו המצויות באופן שכיח בחלבוני איתות. ניסויים מעודכנים של צוות המחקר, כאלו שעדיין לא פורסמו פומבית, מעידים כי הגישה החדשנית עשויה לפעול גם עם חומצות אמינו נוספות.
החוקרים מסבירים כי עדיין יש צורך לכוונן את התהליך לפני שהוא יוכל לשמש ברוב המעבדות הביולוגיות, אולם הם עדיין עובדים לשם מימוש יישומיה הנרחבים של הגישה.
2 תגובות
אז בכל זאת צריך לדעת מה הוא החלבון שאליו הוא נקשר לפני הכנת הסמן.
הוא לא יזהה חלבונים לא ידועים כפי שחשבתי מכותרת הכתבה אלה רק את אלה הידועים, אף על פי שבשיטת האלימינציה אפשר יהיה לסמן גם חלבונים לא מוכרים ולפחות להבין שמדובר בסוג חלבון לא מוכר ולנסות לזהות אותו.
Rhodium exists in nature, but is very rare and is the most expensive of the Platinum group. See http://en.wikipedia.org/wiki/Rhodium.