Białka są często nazywane „koniami pociągowymi” naszego organizmu, ponieważ kontrolują prawie każdy proces biologiczny. Ich zdolność do interakcji z innymi cząsteczkami zwanymi ligandami ma kluczowe znaczenie dla tych funkcji. Zrozumienie tych interakcji jest kluczem do opracowania nowych leków i odkrycia tajemnic życia.
Naukowcy od dawna poszukiwali sposobów skutecznego mapowania tych wiązań białko-ligand. W zeszłym roku pojawiła się rewolucyjna technika zwana PELSA, która umożliwia analizę wpływu wiązania ligandu na stabilność białek w całym proteomie organizmu (wszystkich jego białkach). Pozwoliło to naukowcom sprawdzić, które części białek stają się bardziej stabilne po związaniu ligandu, co jest wyraźnym sygnałem interakcji.
Oryginalna metoda PELSA była jednak wyczerpująco powolna i pracochłonna i opierała się na ręcznych krokach, co ograniczało liczbę próbek, które naukowcy mogli przeanalizować. Teraz badacze z EMBL wprowadzili HT-PELSA, wysokoprzepustową adaptację tego potężnego narzędzia. To przełomowe rozwiązanie znacznie przyspiesza analizę, czyniąc ją 100 razy szybszą i umożliwiając naukowcom jednoczesne przetwarzanie setek próbek.
Jak działa HT-PELSA: uproszczenie procesu w celu uzyskania dużych wyników
Pomyśl o tradycyjnej PELSA jako o dokładnym sortowaniu poszczególnych ziaren ryżu z garści. HT-PELSA przypomina raczej użycie sita — wykorzystuje właściwości fizyczne do skutecznego oddzielania białek i ich mniejszych fragmentów związanych z ligandami.
Zamiast polegać na spektrometrii mas w celu rozróżnienia całych białek od peptydów trypsynowych (fragmentów utworzonych przez enzymy), HT-PELSA wykorzystuje naturalną wodoodporność białek. Technika wykorzystuje wyspecjalizowane powierzchnie, które przyciągają białka silniej niż fragmenty peptydów, co pozwala na szybki i zautomatyzowany proces separacji.
Ten usprawniony przepływ pracy nie tylko zwiększa wydajność, ale także otwiera drzwi do badania wcześniej nieuchwytnych celów: białek błonowych. Te ważne białka, które stanowią około 60% znanych celów leków, są niezwykle trudne do wyizolowania bez zakłócania ich struktury. HT-PELSA, pracując bezpośrednio ze złożonymi próbkami, umożliwia badaczom obserwację interakcji białek błonowych z potencjalnymi lekami w ich naturalnym środowisku.
Odkrywanie nowych możliwości: od odkrycia leków po biologię
To szybsze i szersze podejście do analizy białek ma głębokie implikacje dla różnych dziedzin.
- Odkrywanie leków: Dzięki identyfikacji sposobu, w jaki ligandy wiążą się z określonymi białkami, projekt HT-PELSA może przyspieszyć rozwój terapii celowanych. Prowadzi to do opracowania skuteczniejszych i bezpieczniejszych leków z mniejszą liczbą skutków ubocznych.
- Podstawowa biologia: Zrozumienie interakcji białko-ligand zapewnia fundamentalny wgląd w procesy komórkowe, ścieżki sygnalizacyjne i mechanizmy chorobowe.
„HT-PELSA naprawdę otwiera drzwi do wysokowydajnego zrozumienia funkcji białek, a także przyspiesza opracowywanie leków” – mówi Michaił Savitsky, lider grupy w EMBL Heidelberg i starszy autor badania. „Ma to kluczowe znaczenie dla zrozumienia podstaw biologii, identyfikacji mechanizmów chorobowych oraz opracowania bezpieczniejszych i skuteczniejszych leków”.
Rozwój HT-PELSA stanowi znaczący postęp w naszych możliwościach badania złożonego świata wewnątrz komórek. Jego szybkość, wydajność i zaawansowane możliwości obiecują na nowo zdefiniować nasze rozumienie podstawowych procesów życiowych i utorować drogę do przełomowych osiągnięć w medycynie.
