Nella vivace cornice della cella, le proteine ​​si incontrano a migliaia. Nonostante il baccano, ognuno riesce a interagire selettivamente con i partner giusti, grazie a specifiche regioni di contatto sulla sua superficie che sono ancora molto più misteriose di quanto ci si potrebbe aspettare, dati decenni di ricerca sulla struttura e la funzione delle proteine.

Ora, Gli scienziati del Salk Institute hanno sviluppato un nuovo metodo per scoprire quali contatti superficiali sulle proteine ​​sono fondamentali per queste interazioni cellulari. Il nuovo approccio mostra che nuove funzioni essenziali possono essere scoperte anche per proteine ​​ben studiate, e ha implicazioni significative per lo sviluppo di farmaci terapeutici, che dipende fortemente da come i farmaci interagiscono fisicamente con i loro bersagli cellulari. Il documento è apparso nella prima versione online di Genetica a fine novembre, ed è prevista per la pubblicazione nell'edizione cartacea di gennaio della rivista.

"Questo documento illustra la potenza di questa metodologia, ", afferma l'autore senior Vicki Lundblad, titolare della sedia Ralph S. e Becky O'Conner. "Non solo può identificare attività precedentemente sconosciute per una proteina, ma può anche individuare gli amminoacidi esatti su una superficie proteica che svolgono queste nuove funzioni".

Gli amminoacidi sono i mattoni delle proteine. La loro specifica disposizione lineare determina l'identità di una proteina, e gruppi di essi sulla superficie della proteina fungono da contatti, regolando il modo in cui quella proteina interagisce con altre proteine ​​e molecole. Lundblad e i suoi colleghi sospettavano che, nonostante decenni di lavoro per decifrare i misteri delle proteine, l'estensione di questo panorama normativo sulla superficie delle proteine ​​era rimasta per lo più inesplorata. Molto tempo fa, il suo gruppo ha scoperto inaspettatamente uno di questi amminoacidi regolatori, durante la ricerca uno per uno attraverso 300, 000 cellule di lievito mutante. Sebbene quel lavoro abbia aperto una nuova area di ricerca nel campo della biologia dei telomeri, Lundblad era determinata a trovare una metodologia più solida che potesse scoprire rapidamente molte più di queste superfici proteiche inesplorate.

Entra John Lubin, ora studente di dottorato nel laboratorio di Lundblad, che ha iniziato a lavorare con lei come studente universitario.

"Il mio compito era capire come cercare in 30 cellule di lievito mutante, invece di 300, 000, per scoprire nuove attività per una proteina, "dice Lubin, il co-primo autore dell'articolo. Timothy Tucey, l'altro co-primo autore, era un ricercatore post-dottorato nel gruppo di Lundblad, ed è ora alla Monash University.

Insieme si sono rivolti a una proteina chiamata Est1, che Lundblad aveva scoperto nel lievito come ricercatore post-dottorato nel 1989. Est1 è una subunità di una proteina (un enzima) chiamata telomerasi, che impedisce ai cappucci protettivi alle estremità dei cromosomi (noti come telomeri) di diventare troppo corti. Essendo la prima subunità della telomerasi scoperta, Est1 è stato oggetto di studi intensivi da parte di molti gruppi di ricerca.

L'approccio del team Salk prevedeva l'introduzione di un piccolo, ma personalizzato, insieme di mutazioni nelle cellule di lievito che interromperebbero selettivamente i contatti superficiali sulla proteina Est1 delle cellule. Il team ha quindi analizzato le cellule per vedere quale effetto, se del caso, le varie mutazioni avevano. Le anomalie risultanti da una specifica mutazione suggerirebbero quale fosse il ruolo della versione non mutata. Fare così, hanno usato un trucco genetico, inondando le cellule con ogni proteina mutante, e cercando la rara proteina mutante che potrebbe interferire con la funzione cellulare, poiché il loro lavoro precedente aveva dimostrato che questo avrebbe come bersaglio preferenziale la superficie della proteina.

Il team di Lundblad ha scoperto quattro funzioni per Est1 attraverso questo approccio. Compromissione di una qualsiasi di queste quattro funzioni da mutazioni negli amminoacidi di superficie di Est1, gli scienziati hanno scoperto, portato a cellule che avevano telomeri criticamente corti, indicando ruoli specifici per i contatti Est1 nel complesso della telomerasi.

"Ciò che ci ha entusiasmato di questa tecnica è che può essere applicata a numerose proteine, " dice Lundblad. "In particolare, molti farmaci terapeutici si basano sulla possibilità di accedere a una posizione molto specifica su una superficie proteica, che sospettiamo possa essere scoperto con questo metodo."

Utilizzando questo approccio, il suo team ha già scoperto nuove funzioni per un insieme di proteine ​​che regolano la stabilità del genoma, e ha anche chiesto sovvenzioni che finanziano la ricerca sui bersagli farmacologici.