בדיוק כפי שהחלל טומן בחובו תעלומות אינסופיות, כאשר אנו מתקרבים לרמת הביו-מולקולות (פי טריליון קטן ממטר), יש עדיין כל כך הרבה מה ללמוד.
קתרין רויר, קתרין רויר, יו"ר קונסטלציה, פרופסור לביואינפורמטיקה וביו-מחשוב ב-Sirley Ann Jackson, Ph.D. המרכז לביוטכנולוגיה ולימודים בינתחומיים (CBIS) ופרופסור למדעי הביולוגיה, מוקדש להבנת הנופים הקונפורמטיביים של ביומולקולות וכיצד הן מווסתות את תפקוד התא. כאשר ביו-מולקולות מקבלות תשומות מסוימות, זה יכול לגרום לאטומים להתארגן מחדש ולביו-מולקולה לשנות צורה. שינוי זה בצורה משפיעה על תפקודם בתאים, ולכן הבנת הדינמיקה הקונפורמטיבית היא קריטית לפיתוח תרופות.
במחקר שפורסם לאחרונה ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, Royer וצוותה בחנו את הדינמיקה הקונפורמטיבית של חומצה ריבונוקלאית העברה אנושית (tRNA) בלחץ הידרוסטטי גבוה. הלחץ הגבוה הוביל לאוכלוסייה מוגברת של מצבי ה-tRNA הנרגשים שקיימים בדרך כלל ברמות נמוכות מאוד, מה שמאפשר תובנות חדשות לגבי תפקוד ה-tRNA.
"אנחנו מעוניינים לצפות במצבים הנרגשים מכיוון שהם מובילים לקונפורמציות מחוץ לאלו שניתן לקבוע על ידי קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן, תהודה מגנטית גרעינית (NMR) או מיקרוסקופ אלקטרונים", אמר רויר. "אנחנו מתחילים להבין שיש הרבה יותר מבנים ביו-מולקולריים ממה שחשבו בעבר, ולמען פיתוח תרופות, אנחנו צריכים להבין איך המצבים האלה נראים".
למחקר זה, רויר השתמשה ב-tRNA אנושי ולא בחלבונים, שהם מה שהיא בדרך כלל חוקרת. "לא נעשתה עבודה רבה על מצבים נרגשים של מולקולות RNA גדולות, אז זה מה שמייחד את המחקר הזה", אמר רויר.
רויר והצוות למדו שהמצבים הנרגשים לא רק ממלאים תפקיד בתפקוד התקין של tRNAs לתרגום חלבונים מה-RNA שליח, אלא כנראה גם ממלאים תפקיד בהדבקה ב-HIV. HIV מדביק לאחרונה כ-1.5 מיליון אנשים ברחבי העולם מדי שנה.
"ה-NMR גילה כי קשרי המימן המחזיקים את ה-tRNA יחד נחלשים במצבים הנרגשים הללו", אמר רויר. "פיזור רנטגן בזווית קטנה בלחץ גבוה, שעשינו ב-CHESS, גילה שצורת ה-tRNA השתנתה במצבים הנרגשים האלה. האזורים שהשתנו על ידי לחץ הם במקרה גם האזורים שנחטפים על ידי HIV במהלך ההדבקה." CHESS, או מקור הסינכרוטרון הגבוה של קורנל, הוא מתקן קרינת סינכרוטרונים חדיש והיחיד בארה"ב המאפשר מדידות של פיזור קרני רנטגן בלחץ גבוה (SAXS) על ביומולקולות.
רויר והצוות שלה משערים שתצורות המצב הנרגש של ה-tRNA שהם צפו בלחץ יכולות להיות מנוצלות על ידי ה-RNA הנגיפי הפולש כדי ליזום שעתוק הפוך של HIV. תהליך זה קשור לזיהום הנגיף.
"המחקר של ד"ר רויר, יחד עם הצוות שלה, עשוי לקדם את ההבנה שלנו לגבי אופן התפשטות ה-HIV", אמר דיפאק ואשישת', מנהל CBIS. "יתר על כן, למעלה מ-80% מהביומסה המיקרוביאלית על פני כדור הארץ קיימת בלחץ גבוה. הבנה כיצד רצפים ביומולקולריים מותאמים לתפקד בסביבות בלחץ גבוה תניב גישות חדשות לפיתוח ביומולקולות יציבות ופעילות יותר לביוטכנולוגיה".
"זו תקופה מרגשת להיות בביולוגיה מבנית בלחץ גבוה", אמר ריצ'רד גילילאן מ-CHESS. "אנשים יודעים כבר זמן מה שביומולקולות עושות דברים מעניינים בלחץ קיצוני, אבל עד לאחרונה, טכנולוגיות כמו NMR בלחץ גבוה ו-SAXS פשוט לא היו זמינות לקהילת המחקר הכללית. עכשיו, אנחנו יכולים להתחיל לראות איזה לחץ עושה בפירוט מולקולרי, ויש הרבה עניין ממגוון תחומים מדעיים, כולל ביו-רפואה."
קישור לכתבת המקור – 2023-06-23 01:28:20
