Hihetetlenül bonyolult fehérjeszintézis:hogyan képes szabályozni szervezetünk az egyidejűleg végbemenő kémiai folyamatok ezreit…?

A fehérjék hordozzák az életet. Folyamatosan, megszakítás nélkül termelik a sejtjeink ezeket a molekulákat a mikroszkopikus futószalagon, de ez a folyamat annyira komplex, hogy felfogni is szinte lehetetlen.

Az Oszakai Egyetem kutatói most megkísérelték az E. coli baktérium egy rövidke fehérjéjét – egy tripeptidet, amely három aminosavból áll – termeltetni, az E.coli 27 molekulájával. Számítógépes modellezésre egy ennél nagyobb, teljes méretű fehérje nem lett volna alkalmas.

A kutatók szimulálták a folyamatot (in vitro transzlációt) úgy, hogy lefuttatták a végbe menő kémiai reakciókat.

Ennek az egyszerű tripeptidnek a létrehozásához is több mint 900 kémiai reakcióra van szükség, melynek során több mint 200 melléktermék keletkezik. A reakciók nagyon eltérő sebességgel mennek végbe, így a leglassúbb akadályozza a folyamat egészét. Néhány reakció sebességét korábbi kísérleteikből ismerték a kutatók, míg a többiről csak feltételezéseik voltak.

Végül 1000 másodpercet szimuláltak a folyamatból.

„Meglepő volt, hogy megannyi feltételezés és egyszerűsítés mellett is, a szimuláció pontosan leírta a tripeptid (Met-Gly-Gly) termelés kinetikáját. Ha növeltük a kezdeti összetevők mennyiségét, a szintézis sebessége felgyorsult”- mondta Tomoaki Matsuura, a tanulmány vezető szerzője.

Nyomon követték minden kémiai anyag mennyiségét, és megállapították, hogy sok anyag elért egy stabil szintet, majd hirtelen lecsökkent. Ez az összeomlás kétszer következett be: először 0,5 másodperc után, majd 10 másodperc után. A kutatók szerint ez a jelenség tipikus biokémia.

„Csúcs, összeomlás, stabil állapotok további csúcsa valószínűleg más folyamatban is előfordul, például a glükóz metabolizmusban.”

Matsuura hozzáfűzte: a szimulációt ki lehetne terjeszteni más fehérjékre, nagyobbakra is.

„Összehasonlítva a mi szimulációnkat az in vitro transzlációs (IVT) kísérletekkel, mi képesek vagyunk javítani az IVT rendszeren, cserébe az segít a szimulációt korrigálni. Ennek az ‘egyszerű’ szintézisnek az elképesztő bonyolultsága arra figyelmeztet bennünket, hogy az élet molekuláris szinten való megértésének még éppen hogy csak a kezdetén tartunk.”

Egy kis vizuális szemléltetés


Független.hu