Κάθε κύτταρο του ανθρώπινου σώματος τροφοδοτείται με ενέργεια από ένα μόριο που ονομάζεται ATP. Μέχρι σήμερα, η επιστημονική άποψη ήθελε αυτή την ενέργεια να απελευθερώνεται με έναν μόνο τρόπο: όταν η αποδόμηση της ATP ξεκινά από ένα ένζυμο, δηλαδή έναν συγκεκριμένο τύπο πρωτεΐνης. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Οχάιο (The Ohio State University) προκαλούν τώρα αυτή την αντίληψη, καθώς εντόπισαν το πρώτο μη κωδικοποιητικό RNA προερχόμενο από ανθρώπινα κύτταρα που μπορεί να δεσμευτεί με την ATP. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Non-coding RNA Research.
- Εντοπίστηκε το πρώτο μη κωδικοποιητικό RNA ανθρώπινης προέλευσης που δεσμεύεται στην ATP.
- Το RNA έχει δομή G-τετράπλης (G-quadruplex), εξαιρετικά συμπαγή και σταθερή.
- Η ομάδα διερευνά αν το μόριο μπορεί να λειτουργήσει ως ATPάση, βάση για νέα θεραπευτικά νανοσωματίδια.
Τι κάνει η ATP και γιατί έχει σημασία το ένζυμο
Η ATP παρέχει την ενέργεια για κάθε κίνηση που κάνει ο οργανισμός, από τους χτύπους της καρδιάς μέχρι το κούνημα των δαχτύλων. Τα φυσικά ένζυμα που ενεργοποιούν την απελευθέρωση αυτής της ενέργειας ονομάζονται ATPάσες. Η εξάρτηση της ATP από τη δράση τους καθιστά αυτούς τους καταλύτες ελκυστικό πρότυπο για την ανακάλυψη φαρμάκων. Ένα φυσικά προερχόμενο μόριο με δράση ATPάσης, μικρότερο και πιο εύπλαστο από μια πρωτεΐνη, θα μπορούσε θεωρητικά να σχεδιαστεί για ακριβείς εργασίες — όπως η κατεύθυνση της ενέργειας της ATP για την καταστροφή καρκινικών κυττάρων ή το μπλοκάρισμα επιβλαβών κυτταρικών διεργασιών.
«Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι οι ανθρώπινες πρωτεΐνες διαχειρίζονται όλη τη δραστηριότητα της ATP στο σώμα, αλλά κατά τη γνώμη μου αποκλείεται να περιορίζεται μόνο σε λειτουργία πρωτεΐνης», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Peixuan Guo.
Ο Guo, καθηγητής στο Τμήμα Φαρμακευτικής και Φαρμακολογίας του Πανεπιστημίου, είναι πρωτοπόρος στην ανακάλυψη λειτουργικών μη κωδικοποιητικών RNA — μικροσκοπικών μορίων RNA που δεν φέρουν οδηγίες για την κατασκευή πρωτεϊνών και τα οποία συνιστούν πάνω από το 98% του ανθρώπινου γονιδιώματος. Όπως σημείωσε, «η ιδέα ενός μη κωδικοποιητικού RNA που λειτουργεί ως ATPάση είναι ακόμη πολύ καινούργια. Κανείς δεν έχει καταφέρει να βρει δραστηριότητα ATPάσης σε RNA μέχρι τώρα».
Πώς εντοπίστηκε το μόριο μετά από επάλληλες σαρώσεις
Η νέα εργασία αξιοποιεί προηγούμενη έρευνα του εργαστηρίου του Guo, που είχε οδηγήσει στην ταυτοποίηση ενός ιικού RNA ικανού να δεσμεύεται στην ATP. «Ουσιαστικά έκανα μια συνέχεια εκείνης της μελέτης, ψάχνοντας αν υπάρχει κάτι στα ανθρώπινα RNA που να μπορεί να δεσμευτεί στην ATP», εξήγησε η πρώτη συγγραφέας Margaret Bohmer, διδακτορική φοιτήτρια στο εργαστήριο.
Η Bohmer πραγματοποίησε πολλαπλούς γύρους σάρωσης του συνολικού RNA που εξήχθη από ανθρώπινα κύτταρα, αναζητώντας τμήματα ικανά να συνδεθούν με την ATP. Ανάμεσα στους γύρους απομάκρυνε τα μόρια που δεν δεσμεύονταν και ενίσχυε την παρουσία της ATP, μέχρι να καταλήξει σε μια εμπλουτισμένη δεξαμενή RNA που δεσμεύονταν αποκλειστικά στην ATP. Η αλληλούχιση επιβεβαίωσε την ταυτοποίηση ενός μοναδικού μη κωδικοποιητικού RNA με ισχυρή πρόσδεση στην ATP. Η δομή του, μια G-τετράπλη (G-quadruplex), έχει το πλεονέκτημα ότι είναι πολύ συμπαγής και εξαιρετικά σταθερή.
Τα επόμενα βήματα και οι ενδείξεις από τους ιούς
Η ομάδα διερευνά τώρα με ποιον ακριβώς τρόπο αυτό το μη κωδικοποιητικό RNA δεσμεύεται στην ATP. Σύμφωνα με την Bohmer, υπάρχει σημαντική πιθανότητα το μόριο να αποτελεί τμήμα ενός κινητήρα ATPάσης που συμβάλλει στην αποδόμηση της ATP — μια πρόβλεψη που στηρίζεται στην προγενέστερη διαπίστωση του εργαστηρίου ότι το ιικό RNA που είχαν βρει ήταν μέρος του συμπλέγματος ATPάσης του κινητήρα.
Σε άλλη πρόσφατη δημοσίευση στο ίδιο περιοδικό, η ομάδα του Guo βρήκε ενδείξεις ότι η ίδια οικογένεια ιικών μορίων, γνωστά ως packaging RNAs (pRNAs), μεταβλήθηκε δομικά στην πορεία της εξέλιξης ώστε να επιτελεί λειτουργίες σχετιζόμενες με κινητήρες — σημάδι ότι, όπως και οι ενζυμικές πρωτεΐνες, θα μπορούσαν να πυροδοτούν παρόμοιες καταλυτικές αντιδράσεις στα κύτταρα. «Έχουμε περιέργεια να δούμε αν αυτό το G-quadruplex RNA λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο», κατέληξε η Bohmer.
Πρακτικά, αν επιβεβαιωθεί ότι ένα μη κωδικοποιητικό RNA μπορεί να λειτουργήσει ως ATPάση, αυτό θα σήμαινε ότι η επιστημονική κοινότητα αποκτά ένα νέο, μικρότερο και πιο ευέλικτο εργαλείο για τον σχεδιασμό στοχευμένων θεραπειών, κάτι που ο Guo οραματίζεται ως μια νέα κατηγορία θεραπευτικών νανοϋλικών.
Πιστεύετε ότι τα μη κωδικοποιητικά RNA θα αλλάξουν τον τρόπο σχεδιασμού των μελλοντικών φαρμάκων; Μοιραστείτε τη γνώμη σας στα σχόλια.
