Proteinler Farklı Sıcaklıklara Maruz Bırakılınca Yeni İlaç Hedefleri Ortaya Çıkıyor

Bazı proteinler farklı sıcaklıklara maruz kaldıklarında şekil değiştiriyor ve ilaçlar için önceden bilinmeyen bağlanma bölgeleri ortaya çıkıyor. Bugün Nature'da yayınlanan bulgular, protein yapısının ilaç tasarımı için nasıl çalışıldığını ve nasıl kullanıldığını temelden değiştirerek biyolojinin geniş alanlarında devrim yaratabilir. Çalışma, Van Andel Enstitüsü'nden Ph.D. Juan Du ve Ph.D. Wei Lü tarafından yürütüldü.

Proteinler genellikle stabilitelerini sağlamak için düşük sıcaklıklarda araştırılır. Ancak yeni çalışma, bazı proteinlerin sıcaklığa karşı oldukça duyarlı olduğunu ve vücut sıcaklığında bakıldığında şekil değiştirdiğini gösteriyor. Du, “Uzun süredir proteinleri incelemek için kullandığımız yöntemler onların soğuk veya donmuş olmasını gerektiriyor. Ancak gerçek dünyada insan proteinleri var ve vücut sıcaklığında çalışıyor. Çalışmamız, proteinleri vücut sıcaklığında incelemenin yeni bir yolunu tanımlıyor ve bazı proteinlerin sıcakken yapılarını büyük ölçüde değiştirdiğini ve yapı güdümlü ilaç geliştirme için yeni fırsatlar açtığını ortaya koyuyor.” dedi.

Proteinler vücudun moleküler iş gücüdür. Şekilleri, işlerini yapmak için diğer moleküllerle nasıl etkileşime girdiklerini yönetir. Bilim insanları, protein yapısını belirleyerek, tıpkı çilingirlerin belirli kilitlere uyacak anahtarlar tasarlaması gibi, daha etkili ilaçların geliştirilmesine rehberlik edecek planlar oluşturabilirler.

Sıcaklığın vücuttaki moleküler fonksiyonu etkilediği iyi bilinmesine rağmen, proteinlerin fizyolojik sıcaklıkta incelenmesi teknolojik olarak zorlayıcı olmuştur. Du ve Lü laboratuvarlarının bugünkü çalışması, bu sorunların üstesinden nasıl geldiklerini ayrıntılarıyla anlatıyor ve bilim insanlarına bunu kendi deneylerinde yapmaları için bir yol haritası sunuyor.

Çalışma, insülin salınımı da dahil olmak üzere kalp fonksiyonunu ve metabolizmayı destekleyen TRPM4 adı verilen bir proteine odaklandı. Bu nedenle TRPM4, diğer sağlık durumlarının yanı sıra felç, kalp hastalığı ve diyabetle bağlantılıdır.

Ekip, TRPM4'ü vücut sıcaklığında görselleştirmek için VAI'nin bilim insanlarının proteinleri hızla dondurmasına ve yapılarının ayrıntılı görüntülerini birleştirmesine olanak tanıyan güçlü kriyo-elektron mikroskopları (kriyo-EM) paketinden yararlandı. Doktora sonrası araştırmacı Jinhong Hu, Ph.D. ve Du ve Lü laboratuvarlarındaki meslektaşları, düşük sıcaklıkta bir numune kullanmak yerine, numuneyi hızlı dondurmadan önce vücut sıcaklığına getirdi. Bunu yaparak, ligandların (proteinlere bağlanan moleküller) TRPM4 üzerindeki vücut sıcaklığında, düşük sıcaklıklara göre tamamen farklı bölgelerle etkileşime girdiğini buldular.