סוכרים המכונה גליקנים יוצרים מעטפות צפופות סביב תאים. אך לעיתים קרובות הם מתעלמים מחקירות ביולוגיות מכיוון שבניגוד ל- DNA, חלבונים ורכיבים סלולריים אחרים, כלים לחקרם חסרים.
טכנולוגיה חדשה, שהוצגה על ידי האוניברסיטה אצל מדעני באפלו במחקר שפורסם ב- 18 ביולי ב- Nature Communications, שואפת לשבור מחסום זה.
הכלי מתרכז באנזים חזיר הנקרא ST3GAL1, וכיצד מדענים אימנו אותו כדי להיקשר לגליקנים במקום לבנות אותם. אנזים חדש המחייב את הגליקן הזה, אותו מדענים בשם Score2, יכול לעזור בניתוח וטיפול במחלות באמצעות דפוסי סוכר שנמצאים על פני התאים.
במצבה הטבעי, ST3GAL1 ממלאת תפקיד מפתח בבניית גליקנים. אבל אחרי שאנו מחזירים אותו מחדש כציון 2, הוא הופך לחלבון המחייב סוכר שמתנהג כמו זרקור מולקולרי. "
Sriram Neelamegham, PhD, המחבר המקביל של המחקר, פרופסור מכובד UB במחלקה לכימיקלים וביולוגיים
"זה חשוב", הוא אומר, "מכיוון שקשה לגלות את הגליקנים בגלל המורכבות המבנית שלהם והעובדה שהם לא מעוררים תגובות חיסוניות חזקות. אך אנו יודעים שגליקנים ממלאים תפקיד מפתח באופן בו התאים מתקשרים, במיוחד במהלך מחלה. ובסופו של דבר, כלי חדש זה נותן לנו יותר מבט של גליקנים שיכולים לשפר את האופן בו אנו מבינים, ומתייחס למחלות."
הוא מוסיף: "גישה זו – החלפת תפקודם של אנזימים מבניית סוכר לקשירת סוכר – ניתן להרחיב לגנים אחרים בבני אדם וגם למעמדות אנזימים אחרים."
העבודה, שבונה על מחקר קודם שפורסם על ידי סמול ומאמר סקירה בגליקוביולוגיה, בוצעה על ידי סגל UB מהמחלקה להנדסה ביו -רפואית, המחלקה לפתולוגיה ומדעי האנטומיות והמחלקה לרפואה.
כדי להפוך את Score2, המדענים החלו בהצגת מוטציה בשם H302A ל- ST3GAL1.
שינוי זה שימש שתי מטרות. ראשית, הוא השבית את הפונקציה האנזימטית העיקרית של ST3GAL1, שהיא לעזור לבנות שרשראות מורכבות של סוכרים. שנית, זה נתן ל- ST3Gal1 שהשתנה תפקיד חדש: לחפש ולהיקשר לסוג אחד של גליקאן המכונה Core-2 O-Glycans סיאילילט.
המדענים ביצעו חידודים נוספים-כולל שימוש בטכנולוגיית תצפית פני השטח של יונקים, שהיא שיטה המשמשת לביטוי חלבונים על פני השטח של תאי יונקים-ששיפרו את היכולות המחייבות את הגליקן של Score2.
לאחר מכן הם חיברו את Score2 לנוגדן פלורסנט הזוהר בתנאי תאורה מסוימים. החוקרים בדקו את הכלי על דם אנושי ותאי רקמות.
הם גילו כי Core-2 O-glycans סיאילילציה היו שכיחים יותר בתאי חיסון בוגרים וכמה רקמות סרטן, במיוחד סרטן השד. הכלי גם הודה על דפוסי סוכר לא ידועים בעבר על הטחול, הלבלב ואיברים אחרים.
העבודות מראות כי Core-2 O-Glycans סיאילילציה יכול לשמש סמן ביולוגי לגילוי סרטן, שינויי תאים חיסוניים ומצבי מחלה אחרים. זה גם מניח את היסודות ליצירת חלבונים המכירים סוכר המותאמים אישית יותר, ואת הפוטנציאל ליצור ספרייה של כלים כאלה שיכולים לשמש לאבחון וטיפול במחלות.
"התוצאות מבטיחות להפליא", אומר נילמהאם, וציין שהצוות כבר עוסק בעבודות מעקב.
החוקרים הגישו בקשת פטנטים זמנית המתייחסת להרכב של Score2, כמו גם לשיטות ליצירתו. העבודה נתמכה במענקים מהמכונים הלאומיים לבריאות, והיא נתמכת כיום במימון ממרכז המצוינות UB בביואינפורמטיקה ומדעי החיים.
