ELTE-s kutatók a Science Signaling címlapján
Az ELTE kutatóinak publikációja szerepel a Science Signaling legfrissebb, 2012. október 9-i számának címlapján. Reményi Attila, a Biokémiai Tanszék tudományos főmunkatársa kutatócsoportjával öt évig foglalkozott a problémával, amely a néhány napja Nobel-díjjal kitüntetett Robert J. Lefkowitz és Brian K. Kobilka kutatásaihoz is kapcsolódik.
A modern jelátviteli kutatások célja, hogy feltárják azoknak a fehérjéknek a szerkezetét és működését, amelyek a környezetből érkező ingerek fogadásában, sejten belüli feldolgozásában, majd végül a biológiai válasz kiváltásában játszanak szerepet. Az idei év kémiai Nobel-díját elnyerő amerikai kutatók munkája révén megnyílt az út olyan hatóanyagok tervezése felé, amelyek segítségével a korábbiaknál lényegesen hatékonyabban és pontosabban lesznek képesek a receptorokat ki- és bekapcsolni.
A receptorok „bekapcsolása” utáni lépésekkel foglalkozott az ELTE Biokémiai Tanszékének Reményi-laborja. Az ingerek hatására a sejtmembránon aktiválódó receptorok után egy többlépcsős, sejten belüli ún. fehérjekaszkád lép működésbe. A kaszkád fontos összetevői az ún. mitogén-aktivált protein kinázok (MAPK), amelyek a jelpályák köztes enzimei. Az enzimek a sejtes válaszok sokszínűségéért közvetlenül felelősek, szerepükből adódóan sokféle fehérjével alakítanak ki fizikai kapcsolatokat.
Reményi Attila kutatócsoportjának ötéves kutatómunka eredményeként sikerült feltárnia azt a molekuláris felszínt, amelyek révén a MAPK-ok kölcsönható partnereikhez kötődnek. Sokáig rejtély volt, hogy a sejtosztódást és sejthalált egyaránt szabályozó MAPK-ok hogyan képesek ezeket a folyamatokat a megfelelő módon, specifikusan közvetíteni. A probléma hasonlít a Lefkowitz és Kobilka által vizsgált receptorokhoz, bár az ELTE-n kutatott fehérjék a sejten belül és a jelátviteli láncolatban néhány lépéssel később foglalnak helyet. Az áttörés ebben az esetben is egy szerkezeti biokémiai megközelítésnek köszönhető, amelynek során a Reményi-labor meghatározta négy különböző MAPK komplex szerkezetét: az enzimet abban a pillanatban lefényképezve, amikor az éppen kapcsolatot alakít ki a kölcsönható partnereivel.
A csoport a jövőben azt tervezi, hogy az így feltárt háromdimenziós molekuláris térkép segítségével a korábbiaknál sokkal specifikusabban működő MAPK-gátláson alapuló hatóanyagokat fognak létrehozni. A tervek szerint ezek segítségével a rák és különböző gyulladásos folyamatokhoz köthető betegségek lesznek kezelhetőek.
A kísérleti munka nagy részét három fiatal kutató – Garai Ágnes, Zeke András és Gógl Gergő – végezte. A külföldről tíz év után hazatérő laborvezető a Fehérje-Fehérje Interakció Kutatócsoportot az ELTE Biokémiai Tanszékén magyar és külföldi pályázatok támogatásával hozta létre (OTKA-NKTH H07A, Magyarország; Marie Curie Reintegration Grant, EU; Wellcome Trust, Anglia).
| Specificity of Linear Motifs That Bind to a Common Mitogen-Activated Protein Kinase Docking Groove A mitogén-aktivált protein kinázok (MAPK) egy ún. dokkoló árokkal rendelkeznek, amelynek segítségével felismerik a kölcsönható partnereikben elhelyezkedő lineáris motívumokat. Munkánk során 15 ismert lineáris motívum kötődési specificitását három különböző MAPK-zal (JNK1, p38α és ERK2) vizsgáltuk meg. Klasszikus dokkoló motívumok csak JNK1-hez tudtak specifikus módon kötődni, amíg az ERK2 és p38α dokkoló felszínek megkülönböztetésére csak lényegesen eltérő szekvencia mintázattal rendelkező peptidek voltak képesek. Röntgenkrisztallográfiával meghatároztuk négy különböző MAPK-dokkoló peptid komplexének háromdimenziós szerkezetét, amelyek JNK-specifikus, ERK-specifikus illetve ERK/p38-szelektív kötődési módokat képviseltek. Ezek rávilágítottak arra, hogy a kötődés affinitásáért felelős, konszenzust alkotó aminosavakon túl a közöttük elhelyezkedő, korábban egyébként lényegtelennek hitt, közbülső aminosavak játsszák a főszerepet. Ezt felismerve lehetővé vált olyan rövid peptidek mesterséges tervezése, amelyek MAPK-okhoz előre megtervezett specificitással kötődtek. Eredményeink alapján felállítottunk egy koherens szerkezeti modellt, amely megmagyarázza, hogy rövid (7-17 aminosav hosszú) lineáris motívumok hogyan képesek megkülönböztetni hasonló felépítésű MAPK dokkoló felszíneket. Továbbá bemutattuk, hogy ezek az egyszerű fehérje-peptid típusú kölcsönhatások, miként segítik a specifikus sejten belüli jelterjedést komplex jelátviteli hálózatban. |