Επιστήμονες από τα Πανεπιστήμια του Illinois, στο Σικάγο των ΗΠΑ και Northwestern κατασκεύασαν το πρώτο τεχνητό ριβόσωμα, το οποίο λειτουργεί σχεδόν τόσο τέλεια, όσο και το πραγματικό οργανίδιο που έχουμε στα κύτταρά μας. Η έρευνά τους δημοσιεύθηκε πριν λίγες μέρες στο περιοδικό Nature. Τα ριβοσώματα είναι τα κυτταρικά οργανίδια στα οποία γίνεται η παραγωγή του συνόλου των πρωτεϊνών που είναι απαραίτητες για τη ζωή ή με άλλα λόγια η μετάφραση της γενετικής πληροφορίας από τη «γλώσσα» του RNA στη «γλώσσα» των αμινοξέων και η σύνδεση των αμινοξέων μεταξύ τους για τη δημιουργία της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.
Πηγή: www.broadinstitute.org
Το τεχνητό ριβόσωμα που κατασκευάστηκε έχει τη δυνατότητα να συνθέτει πρωτεΐνες σε δοκιμαστικό σωλήνα αλλά και in vivo –μέσα σε βακτηριακά κύτταρα. Επιπλέον θα μπορεί να συνθέτει νέα φάρμακα και βιοϋλικά «νέας γενιάς» και θα συμβάλλει στην πλήρη κατανόηση του μηχανισμού λειτουργίας των ριβοσωμάτων των κυττάρων μας.
Το Ribo-T –όπως ονομάζεται το τεχνητό ριβόσωμα- κατασκευάστηκε στα εργαστήρια των Alexander Mankin, διευθυντή του College of Pharmacy’s Center for Biomolecular Sciences του Πανεπιστημίου του Illinois και του Michael Jewett, επίκουρου καθηγητή στο Πανεπιστήμιο Northwestern. Ένα από τα πιο σημαντικά σημεία στην κατασκευή του τεχνητού αυτού ριβοσώματος ήταν ότι οι δύο υπομονάδες από τις οποίες αποτελείται είναι μόνιμα συνδεδεμένες μεταξύ τους –σε αντίθεση με τα φυσικά ριβοσώματα, στα οποία οι δύο υπομονάδες (μικρή και μεγάλη) συνδέονται μεταξύ τους μόνο όταν χρειάζεται να ξεκινήσει η πρωτεϊνοσύνθεση, ενώ κατά το υπόλοιπο διάστημα υφίστανται ως ξεχωριστές υπομονάδες μέσα στο κύτταρο. Το πρόβλημα που ανέκυψε ήταν το εξής: οι υπομονάδες των τεχνητών ριβοσωμάτων που τοποθετούνταν στα βακτηριακά κύτταρα θα μπορούσαν να ενωθούν με αυτές των φυσικών, πράγμα που θα ήταν ενδεχομένως καταστροφικό για το κύτταρο, επομένως για να αποφευχθεί κάτι τέτοιο οι ερευνητές «έδεσαν» τις δύο υπομονάδες μεταξύ τους ομοιοπολικά με μικρά RNA μόρια που λειτούργησαν σαν σύνδεσμοι. Έτσι οι υπομονάδες είναι μόνιμα ενωμένες σε ένα ενιαίο-υβριδικό ριβόσωμα. «Πιστεύαμε ότι υπήρχε μια μικρή –πολύ μικρή- πιθανότητα να δουλέψει το Ribo-T αλλά δεν ήμασταν καθόλου σίγουροι» δηλώνει ο Alexander Mankin.
Το Ribo-T και οι RNA σύνδεσμοι που συνδέουν τις 2 υπομονάδες.
Από: Orelle C, Carlson ED, Szal T, Florin T, Jewett MC, Mankin AS, Protein synthesis by ribosomes with tethered subunits. Nature. 2015 Aug 6;524(7563):119-24. doi: 10.1038/nature14862. Epub 2015 Jul 29.
https://news.uic.edu/
Η λειτουργικότητα του Ribo-T επιβεβαιώθηκε και in vivo σε βακτηριακά κύτταρα και στη συνέχεια σε βακτηριακά κύτταρα που δεν είχαν φυσικά ριβοσώματα και τα οποία κατόρθωσαν να επιβιώσουν μετά την τοποθέτηση σε αυτά των τεχνητών ριβοσωμάτων Ribo-T, γεγονός το οποίο χαρακτηρίστηκε εντυπωσιακό από τον Michael Jewett. Μια άλλη σημαντική διαπίστωση των επιστημόνων ήταν ότι ο διαχωρισμός των δύο υπομονάδων μετά την πρωτεϊνοσύνθεση δεν είναι εν τέλει απαραίτητος για να επιτελείται σωστά η διαδικασία –όπως πίστευε ως τώρα η επιστημονική κοινότητα- αλλά ίσως να έχει κάποια διαφορετική αιτιολογία.
«Το νέο μας εργοστάσιο παραγωγής πρωτεϊνών υπόσχεται να επεκτείνει τις δυνατότητες μετάφρασης που δίνει ο γενετικός κώδικας με μοναδικό τρόπο και να δώσει τρομερές ευκαιρίες στο πεδίο της Συνθετικής βιολογίας και του biomolecular engineering» τονίζει ο Jewett. «Πρόκειται για ένα συναρπαστικό εργαλείο που θα μας βοηθήσει πολύ να εξερευνήσουμε τις λειτουργίες του ριβοσώματος πειραματιζόμενοι με τα πιο κρίσιμα τμήματα του μηχανισμού της πρωτεϊνοσύνθεσης, στα οποία ως τώρα δεν υπήρχε πρόσβαση. Το Ribo-T δεν είναι ακόμα τόσο καλό όσο το φυσικό ριβόσωμα όμως ευελπιστούμε ότι σε λίγα χρόνια θα έχει ακόμα περισσότερες δυνατότητες » συμπληρώνει ο Mankin.
Στην παραπάνω ερευνητική δουλειά συμμετείχαν οι επιστήμονες του UIC’s Center for Biomolecular Sciences , Cedric Orelle, Teresa Szal and Tanja Florin καθώς και ο Erik Carlson από το Department of chemical and biological engineering and the Chemistry of Life Processes Institute του Πανεπιστημίου Northwestern.
Για περισσότερες λεπτομέρειες…
Orelle C, Carlson ED, Szal T, Florin T, Jewett MC, Mankin AS, Protein synthesis by ribosomes with tethered subunits. Nature. 2015 Aug 6;524(7563):119-24. doi: 10.1038/nature14862. Epub 2015 Jul 29.
