Új irány a fehérjekutatásban
Nyitray László egyetemi tanár (ELTE Biokémiai Tanszék) kutatócsoportja az S100 kalciumion-kötő fehérjecsalád tagjainak megismerését, működésük megértését tűzte ki célul. A vizsgált fehérjecsalád – amelyet 20 fehérje alkot – evolúciós szempontból fiatalnak számít, hiszen mindössze néhány száz millió éve jelent meg a gerincesekben. Sejtjeinkben betöltött pontos fiziológiai szerepéről még nagyon keveset tudunk, patológiájukról azonban annál többet. „Ha túl sok van belőlük, krónikus gyulladások és rákos áttétek kialakulásában játszhatnak szerepet” – magyarázza Nyitray László.
A kalcium-ion az izmok és az idegrendszer működésének szabályozásában játszik főszerepet, de életfontosságú minden sejtünk életében. A sejtekben kalciumion-kötő fehérjékhez kapcsolódnak, amelyek így aktiválódnak, és
újabb fehérjékkel kapcsolatba lépve ki- vagy bekapcsolhatnak bizonyos működéseket.
Az S100 család fehérje-fehérje kölcsönhatásairól azonban eddig keveset tudtunk. Az ELTE kutatói a fehérjecsalád kölcsönhatási hálózatának egy fontos tulajdonságát, egyészen pontosan a fajlagosságát igyekeztek feltárni. Sikerült kidolgozniuk egy olyan – kompetitív fluoreszcens polarizáción alapuló – biofizikai mérést, amely alkalmas nagyszámú fehérje esetében a kölcsönhatások erősségének kvantitatív mérésére. Korábban kevés ilyen jellegű megbízható módszer állt rendelkezésre. Az adatok kiértékeléséhez Gógl Gergő posztdoktor elkészítette a ProFit elnevezésű elemző programot, amely szabadon hozzáférhető a GitHub szoftverfejlesztő platformon.
A kutatócsoport vizsgálatai arra mutattak rá, hogy az S100 család egyik fele „promiszkuus”, azaz számos közös fehérjepartnerrel lép kölcsönhatásba. Ez azt jelenti, hogy
bizonyos családtagok egymás feladatait is el tudják látni,
ami például az említett túlzott termelődésük során káros következményekhez vezethet. A család másik fele csak gyengébben kötődik egy-két fehérjéhez, vagy pedig nincs ez idáig felismert partnere („orphan”). Ezek a fehérjék lehet, hogy kizárólag kalciumion-puffer szerepet töltenek be, de az is lehet, hogy – bár az evolúció már létrehozta őket – a szelekció még nem talált nekik jól meghatározott szerepet.
Az S100 család kölcsönhatás-erősségi mátrixa és rokonsági viszonyai: Az ábrán látható „hőtérképen” a színek a halványabbtól a sötétebbig egyre erősebb fehérje-fehérje kölcsönhatást jeleznek (a szürke és a fehér szín kivételével, amelyek hibának tekinthetők). Ezek alapján jól kirajzolódik az S100 fehérjecsalád két nagy csoportja, illetve az ábra felső részén a fehérjecsalád funkcionális rokonsági viszonyai, az úgynevezett fenogrammja.
Ez a kutatási irány az orvosi diagnosztikában és terápiában is komoly eredményekkel kecsegtet, hiszen az S100 kalciumion-kötő fehérjecsalád tagjait fontos diagnosztikai és gyógyszercélpont fehérjéknek tekintik a különféle tumorok, például az áttétképzésre hajlamos bőrrák, valamint egyes krónikus gyulladásos betegségek, mint a reumás artritisz és a szöveti fibrózisok esetében.
A kutatásban meghatározó szerepet játszott még Simon Márton, aki 2019-ben végzett vegyész mesterszakon, Gógl Gergő posztdoktor, az ELTE első Joseph Cours-ösztöndíjasa. Együttműködő partnerek voltak Kovács M. Gábor, a Növényszervezettani Tanszék egyetemi tanára, Kardos József, a Biokémiai Tanszék docense és Reményi Attila, a Természettudományos Kutatóközpont tudományos tanácsadója.
Nyitray László és a kutatócsoport tanulmánya a rangos FEBS Journalban jelent meg.