Istraživači sa Univerziteta u Alberti otkrili su ono što je, kako kažu, deo slagalice koji nedostaje otkako je genetski kod prvi put razbijen.
Kod je univerzalni skup pravila koja omogućavaju živim organizmima da prate genetska uputstva pronađena u DNK i RNK za izgradnju proteina. U novom istraživanju, objavljenom u BMC Biology, U of A tim opisuje objedinjujući kod koji vodi vezivanje tih proteina sa lipidima kako bi se formirale membrane – omotač oko svih ćelija i ćelijskih komponenti.
„Pre šezdeset godina naučnici su počeli da rade na tome kako geni kodiraju proteine, ali to nije kraj priče“, kaže profesor biohemije Majkl Overduin, izvršni direktor Nacionalnog centra za nuklearnu magnetnu rezonancu visokog polja. „Zajedno sa DNK, RNK i proteinima, živim ćelijama su potrebne membrane. Bez membrane, to je kao da imate kuću bez zidova.“
„Teoretisali smo da proteini prave sve membrane, a ne membrane koje se same magično formiraju, i ta hipoteza se pokazala izuzetno korisnom.“
Overduin kaže da je novopredloženi proteolipidni kod izgrađen na osnovu strukturnih uvida koje pružaju nova tehnologija i softver. Teorija opisuje kako su membrane podeljene, preuređene i regulisane, i pruža osnovu za razumevanje osnovnih pitanja kao što su kako nastaje život pri začeću, kako virusi napadaju ćelije i kako neuroni šalju signale za osećanja, misli i akcije.
„Smatramo da ovo predstavlja konceptualnu revoluciju koja je slična otkriću genetskog koda“, kaže Overduin. „Prvi smo koji su videli celokupnu šumu sa drveća.
Predloženi proteolipidni kod bi takođe mogao pomoći u razvoju lekova za rak i neurološke bolesti kao što su Alchajmerova i Parkinsonova bolest koje su uzrokovane nepravilnom interakcijom proteina sa membranama, kaže Overduin.
„Koristeći naš kod, sada možemo da predvidimo kako se proteini sortiraju u ćelijama i vezuju lipide, a takođe možemo da koristimo polimere da isečemo delove membrana onako kako se nalaze u srcu ili mozgu i koristimo rezultujuće diskove za otkrivanje lekova na stvarne mete leka u membrani, a ne u veštačkom okruženju bez lipida“, kaže on.
Tim predlaže četiri nivoa strukture membrane, od najjednostavnijih do najsloženijih. Nadovezujući se na koncept kodona – sekvencu od tri uzastopna nukleotida u molekulu DNK ili RNK koja kodira određenu aminokiselinu za stvaranje proteina – tim skovao termin „lipidoni“ da bi opisao pravila o tome kako skupovi lipida reaguju sa proteini da formiraju različite membrane.
„Lipidon je poput KR koda koji se sastoji od tri molekula lipida koje prepoznaju proteini“, objašnjava Overduin. „Proteini su ti koji distribuiraju lipide na različita mesta u ćeliji da bi svakoj membrani dali njen jedinstveni oblik i zakrivljenost. Proteini takođe mogu učiniti da se dve membrane spoje i spoje u jednu, ili mogu podeliti membranu na dve različite membrane.“
Overduin priznaje da proteolipidni kod okreće naučnu ortodoksiju na uho i da je nekima možda teško da prihvate. Ali on tvrdi da se nove ideje često razvijaju u nauci, citirajući nekoliko dobitnika Nobelove nagrade koji su prvobitno bili otpušteni zbog svojih novih uvida.
„Mislim da je poteškoća sa naukom u tome što često postoji mentalitet stada, a ako želite da razbijete kalup i smislite novi pristup, postoji otpor,“ kaže on.
Overduin napominje da je prvi autor rada, Troj Kervin, bio student na dodiplomskim studijama u svojoj laboratoriji tokom pandemije COVID-19 koji je sada doktorirao. na Univerzitetu Oksford.
„Izuzetno je da student dodiplomskih studija može smisliti novi kod koji okreće biologiju naopačke i omogućava nam da je shvatimo na radikalno nov način“, kaže Overduin. „To je lep primer kako sveže oči mogu da podnesu stari problem koji je decenijama zbunjivao starije naučnike i da ga reše.
„Naši studenti imaju ogromnu energiju i entuzijazam, i dolaze bez predrasuda koje bi mogli imati drugi naučnici“, kaže Overduin, koji svakog leta zapošljava pola tuceta studenata istraživača u svojoj laboratoriji.
Sledeći koraci za istraživanje uključuju korišćenje proteolipidnog koda za bolje razumevanje specijalizovanih membrana nervnih ćelija, bakterija, virusa i mitohondrija, koje proizvode energiju za ćelije.
„Još uvek smo u ranim danima ovog fundamentalnog istraživanja u smislu prevođenja na načine da se pomogne ljudima“, kaže Overduin.
