Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Krystalografia rentgenowska białek
Krystalografia rentgenowska białek
Krystalografia rentgenowska to jedna z najlepszych metod analizy strukturalnej białek. Poszerzając naszą wiedzę o układach biologicznych, znajduje zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu. O swojej pracy w zakresie krystalografii rentgenowskiej opowiada dr Grzegorz Dubin z Uniwerystetu Jagiellońskiego.

Krystalografia rentgenowska, Magnetyczny Rezonans Jądrowy (NMR) i kriomikroskopia elektronowa (cryo-EM) stanowią trzy znane obecnie metody poznawania struktury makromolekuł biologicznych na poziomie atomowym. Ponieważ NMR posiada istotne ograniczania eksperymentalne a cryo-EM stanowi wciąż metodę przyszłości, krystalografia rentgenowska jestmotorem badań strukturalnych układów biologicznych od czasu przełomowych pracMaxaPerutza i Johna Kendrew prowadzonych w latach pięćdziesiątych XX wieku. Dynamiczny rozwój metod eksperymentalnych i obliczeniowych zaowocował szeregiem spektakularnych odkryć uhonorowanych m.in. kilkunastoma nagrodami Nobla za badania prowadzone przy pomocy metod krystalograficznych. Pomimo faktu iż do chwili obecnej w publicznych bazach danych zdeponowano ponad 100 tysięcy struktur białek,badania krystalograficzne wciąż przynoszą nowe, znaczące odkrycia rozwijając naszą wiedzę o molekularnych podstawach funkcjonowania organizmów żywych. Równolegle, krystalografia posiada ugruntowaną pozycję w przemyśle farmaceutycznym gdzie stanowi niezastąpioną metodę wspomagającą przy projektowaniu nowych leków.

Badaniami strukturalnymi, a w szczególności krystalografią rentgenowską, zainteresowałem siępodczas realizacjipracy doktorskiej. Część eksperymentów realizowałem w ramach staży naukowych w grupie prof. Tadeusza Holaka będącej częścią laboratorium prof. Roberta Hubera w Instytucie Maksa-Plancka w Monachium. Zapoznałem się tam z metodologią NMR oraz prowadziłem badania krystalograficzne. Po powrocie do kraju zacząłem organizować zaplecze laboratoryjne na ówczesnym Wydziale Biotechnologii UJ umożliwiające kontynuację badań krystalograficznych. Z czasem zaowocowało to utworzeniem w pełni funkcjonalnego laboratorium krystalograficznego, najpierw w strukturze Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, a obecnie równolegle Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Prowadzone przeze mnie Laboratorium Krystalografii Rentgenowskiej obejmuje obecnie zespół 15naukowców realizujących zróżnicowane tematycznie projekty badawcze i badania przemysłowe. Muszę nadmienić iż cały zespół jest bardzo zaangażowany w prowadzone prace co jest niezwykle stymulujące i bez czego badania te nie byłyby z pewnością możliwe w realizowanej skali.Główneprace badawcze są realizowane w ramach projektów finansowanych przez NCN i obejmują charakterystykę mechanistyczno-strukturalną proteinaz o nieznanym mechanizmie katalizy, analizę funkcjonalną i strukturalną proteinaz z rodziny kalikrein, niekanonicznych sub-kieszeni w obrębie miejsca wiążącego substrat w kinazach istotnych w procesie nowotworowym oraz białek adaptorowych uczestniczących w przekazywaniu sygnału w komórkach eukariotycznych.

Przedstawienie założeń powyższych projektów zajęłoby zbyt dużo miejsca dlatego przybliżę tutaj jedynie główne osiągnięcia jednego z zaawansowanych projektów obejmującego charakterystykę proteinaz operonu spl Gronkowca złocistego. Powód dla którego bakteria produkuje jednocześnie sześć homologicznych proteinaz stał się zrozumiały po wykazaniu przez nas odmiennej specyficzności substratowej każdego z tych enzymów. Badania strukturalne pozwoliły na określenie molekularnych determinant specyficzności na tyle precyzyjnie, że obecnie na drodze mutagenezy umiemy w sposób ukierunkowany modyfikować specyficzność w obrębie tej grupy enzymów. Prace te, poza aspektem czysto poznawczym, znalazły także zastosowanie praktycznew postaci wprowadzenia na rynek przy współudziale Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju UJ (CITTRU UJ)* oraz BioCentrum sp. z o.o., jednej z proteinaz Spl jako dogodnej alternatywy dla stosowanych dotychczas enzymów do usuwania metek fuzyjnych z białek rekombinowanych. Stosunkowo niedawnoopisaliśmy nietypowy mechanizm aktywacji zymogenów proteinazSpl który scharakteryzowaliśmy szczegółowo stosując połączenie analiz biochemicznych i krystalografii. Obecnie analizujemy zmiany konformacyjne w obrębie miejsca wiązania oksyanionu, które wydają się stanowić nieznany dotąd mechanizm zwiększający specyficzność substratową w obrębie tej grupy enzymów.Staramy się nie ograniczać jedynie do prac krystalograficznych uzupełniając prowadzone badania analizami fizykochemicznymi, biochemicznymi i testami funkcjonalnymi.

KOMENTARZE
Newsletter