חוקרים מאוניברסיטת טוקיו מטרופוליטן חשפו תובנות חדשות לגבי האופן שבו החלבונים GRB2 ו-SOS1 בתאים מעבירים אותות מקולטני ממברנה לגרעינים. הם השתמשו בתהודה מגנטית גרעינית (NMR) כדי ללמוד כיצד ואילו אזורים ספציפיים של GRB2 ו-SOS1 נקשרים זה לזה, במיוחד כיצד הם מפעילים הפרדת פאזות נוזל-נוזל (LLPS). בעיות בהעברת אותות הן הגורם העיקרי לסרטן: הבנה כיצד זה עובד עשויה להוביל לטיפולים חדשים קיצוניים.
תאים ביולוגיים פועלים דרך רשת סבוכה של מסלולי אותות, כאשר תגובות בחלקים ספציפיים של התא מובילות ברצף לאחרות באמצעות שינויים מבניים בחלבונים, ממסר ביו-מולקולרי עצום שבו "אלות" מועברות דרך מפל חלבונים הקושרים ומשנים זה את זה. . הליך "הולכת אותות" זה הוא המפתח לתפקוד בריא של תאים; מוטציות בגנים המקודדים לחלבונים המעבירים אותות אלו אחראיות לגידולים וסוגי סרטן רבים. בחיפוש אחר טיפולים ושיטות מניעה חדשות, מדענים מיקדו את מאמציהם בהבנת אופן הפעולה של הממסר, וכיצד מווסת התהליך כולו.
צוות חוקרים בראשות פרופסור-משנה טפי איקייה מאוניברסיטת טוקיו מטרופוליטן חקר את התפקיד שמילאו GRB2 ו-SOS1, שני חלבונים הידועים כממלאים תפקיד חשוב בהעברת מידע מקולטני ממברנה מסוימים לחלבון RAS, בעצמו שחקן מפתח בתחום מקבל אותות לגרעין התא, שבו נמצא ה-DNA. זה מוביל בסופו של דבר לכך שהתא יוכל להשתמש באות המקורי כדי לווסת את הייצור של חלבונים נוספים. עם זאת, הפעולות המדויקות של מסלול זה אינן מובנות במלואן. סיבה גדולה לכך הייתה הרכות, או ה"פלופיות", של GRB2 ו-SOS1, מה שהקשה על לימודם עם כלים כמו קריסטלוגרפיה של קרני רנטגן ומיקרוסקופ אלקטרונים עם העברת קריו.
כעת, הצוות השתמש בטכניקות תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ובכלים סטטיסטיים חדישים כדי לחשוף פרטים חדשים על האופן שבו GRB2 ו-SOS1 לוקחים חלק בהעברת אותות. ידוע שיש ל-GRB2 שלושה תחומים (NSH3, SH2, CSH3), כאשר שני תחומי ה-SH3 (NSH3, CSH3) נקשרים לחלבון SOS1. בעוד זמן רב האמינו ששניהם נקשרו באותו כוח ל-SOS1, הצוות מצא של-NSH3 יש זיקה של פי עשר עד עשרים יותר ל-SOS1 מאשר ל-CSH3. לא רק זה, הם גם גילו הבדלים מרכזיים בדינמיקה שלהם; CSH3 הפגין ניידות חופשית ללא תלות בתחומים האחרים.
התמונה שהביאה הייתה הרבה יותר מפורטת מכל מה שדמיין בעבר עבור המרת אותות RAS. זה גם נקשר למחקר עדכני שמצביע על כך ש-GRB2 ו-SOS1 לוקחים חלק בהפרדת פאזות נוזל-נוזל (LLPS), שם הם יוצרים טיפות צפופות בתאים ומווסתות את עוצמת האותות המועברים ל-RAS. במנגנון החדש של הצוות, החלקים של SOS1 הדביקים לדומיינים של SH3 יוכלו לקשור מספר דומיינים של NSH3 בשל הזיקה החזקה שלהם, בעוד שתחום CSH3 הגמיש יכול למשוך מולקולות SOS1 חופשיות אחרות. זה מוביל לחלבון GRB1 הפועל כמו גשר, מה שמוביל לתחומים גדולים וגמישים העשירים ב-GRB2 ו-SOS1. זו הפעם הראשונה שמנגנון מוצע עבור LLPS של GRB2 ו-SOS1.
רמת פירוט חסרת תקדים זו מספקת תובנות חדשות לגבי אופן פעולת האיתות של תאים ועשויה לעזור לנו להבין כיצד פתולוגיות משתרשות כשהן לא מתפקדות כמו שצריך. הצוות מקווה שהממצאים שלהם יהוו השראה לא רק למחקר חדש, אלא לנתיבים לטיפולים חדשים בסרטן.
עבודה זו נתמכה על ידי תוכנית המימון למחקר ליבה למדע וטכנולוגיה אבולוציונית (CREST JPMJCR13M3 ו-JPMJCR21E5) מסוכנות המדע והטכנולוגיה של יפן (JST), מענקים בסיוע למחקר מדעי (JP15K06979, JP19H05645) ומחקר מדעי בנושא תחומים חדשניים (JP15H01645, JP16H00847, JP17H05887, JP19H05773, JP26102538, JP25120003, JP16H00779 ו-JP21K06114, The Society of the Promotion and the Promotion, Japan) קרן תנועה. ניסויי ה-NMR בוצעו באמצעות פלטפורמת ה-NMR הנתמכת על ידי משרד החינוך, התרבות, הספורט, המדע והטכנולוגיה (MEXT), מספר מענק התוכנית JPMXS0450100021.
