שיתוף פעולה בין POSTECH, בית הספר לרפואה של האוניברסיטה הקתולית Daegu והאוניברסיטה הלאומית של סיאול חושף אסטרטגיה חדשה לזיהוי חלבוני מפתח בתקשורת אברון. גישה זו מקדמת את היכולת שלנו לאתר חלבונים חיוניים לאינטראקציות של אברון בתוך הקשרים מרחביים וזמניים ספציפיים.
בביולוגיה תאית, פירוק המורכבות של התפקוד הסלולרי ברמה המולקולרית נותר מאמץ חשוב ביותר. מיקוד מדעי משמעותי הושם על הבנת האינטראקציות באתרי מגע של אברון, במיוחד בין המיטוכונדריה והרשת האנדופלזמית (ER). אתרים אלו הם מוקדים קריטיים לחילופי מולקולות ביו חיוניות, כגון שומנים וסידן, החיוניים לשמירה על הומאוסטזיס תאי. שיבושים בתקשורת בין-אברון זו מעורבים בהופעת מחלות שונות, כולל הפרעות נוירודגנרטיביות, תוך שימת דגש על הצורך להבהיר את המנגנונים השולטים באינטראקציות עם האברונים. עם זאת, חקר המתחמים הדינמיים הללו מציג אתגרים משמעותיים בשל היעדר כלים זמינים, מה שמסבך את החיפוש אחר הבנת אתרי מגע עם ER-מיטוכונדריה.
מתוך צורך זה, פותחה אסטרטגיה חדשה בשם "OrthoID" באמצעות מאמצים משותפים של מדענים מ-POSTECH, בית הספר לרפואה של האוניברסיטה הקתולית Daegu והאוניברסיטה הלאומית של סיאול. מוצג ב תקשורת טבעOrthoID מתמודד עם אתגר זה על ידי חידוד היכולת שלנו לזהות חלבונים הפועלים כמתווכים בשיחות קריטיות אלו.
השיטות המסורתיות הסתמכו במידה רבה על מערכת צמדי ה-Streptavidin-Biotin (SA-BT), שמקורה בטבע, לתיוג ולבידוד חלבונים מתווכים אלה. עם זאת, לגישה זו יש מגבלות, במיוחד בלכידת הספקטרום המלא של אינטראקציות חלבון בין שני אברונים שונים. OrthoID מתגבר על מגבלות אלו על ידי הצגת זוג חיבור סינתטי נוסף, cucurbit(7)uril-adamantane (CB(7)-Ad), שיעבוד לצד SA-BT. השילוב של מערכות זוג מקשר אורתוגונלי הדדי אפשר זיהוי וניתוח מדויקים יותר של החלבונים המתווכים העוברים בחופשיות בין ה-ER והמיטוכונדריה, מה שמאפשר חקירה מעמיקה יותר של החלבונים המעורבים באתרי המגע של האברונים וחשיפת תפקידם בתפקודים התאיים ובמחלות. מנגנונים.
באמצעות ניסויים מדוקדקים, החוקרים הוכיחו את היעילות של OrthoID בסימון מהיר ומדויק של חלבונים המעורבים בתהליכים הדינמיים של תקשורת האברונים. על ידי מינוף טכניקות תיוג קרבה (APEX2 ו-TurboID) עם מערכות זוג מקשר אורתוגונלי, השיטה סימנה ובידוד ביעילות חלבונים המאפשרת את האינטראקציות הקריטיות בין המיטוכונדריה ל-ER. גישה זו לא רק מזהה חלבונים ידועים המעורבים במגעי ER-מיטוכונדריה, אלא גם חושפת מועמדים חדשים לחלבון, כולל LRC59, שתפקידיהם באתר הקשר לא היו ידועים בעבר. יתרה מכך, הם גם איתרו בהצלחה את מערכי החלבון המרובים שעוברים שינויים מבניים ומקומיים בצומת ER-מיטוכונדריה במהלך תהליך תאי קריטי כמו מיטופאגיה, שם המיטוכונדריה הפגומות מיועדות לפירוק.
"הגמישות והמודולריות של OrthoID הן בין החוזקות הגדולות שלה." קובע פרופ' קימון קים שהוביל את המחקר מ-POSTECH. יכולת הסתגלות זו לא רק מאפשרת לימוד של אתרי מגע עם אברון שונים אלא גם פותחת אפיקים חדשים לחקר תקשורת סלולרית מורכבת, תוך התגברות על המגבלות הטכניות של השיטות הקיימות".
OrthoID עומד ככלי מחקר רב תכליתי ושימושי, שמטרתו לפענח את השפה המורכבת של תקשורת סלולרית. זה צפוי להקל על תגליות שיהיו להן השלכות עמוקות על הבנת הבריאות התאית, הבהרת מנגנוני המחלה וטיפוח פיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשות".
פרופ' קינג מין פארק מבית הספר לרפואה של האוניברסיטה הקתולית דאגו
הצוות המשותף כלל את פרופ' קימון קים וד"ר ארה לי מהמחלקה לכימיה, ד"ר Gihyun Sung מהחטיבה למדעי החומרים המתקדמים באוניברסיטת פוהאנג למדע וטכנולוגיה (POSTECH), פרופ' קיינג מין פארק מהאוניברסיטה הקתולית דאגו בית הספר לרפואה, פרופסור Hyun-Wo Rhee מהמחלקה לכימיה ופרופסור ג'ונג-Seo Kim מבית הספר למדעי הביולוגיה באוניברסיטה הלאומית של סיאול.
עבודה זו נתמכה על ידי קרן המחקר הלאומית של קוריאה (NRF) והמכון למדע בסיסי (IBS).
