Funkcie proteínov

Aj keď sa podarilo dekódovať sekvencie ľudského genómu, išlo iba o prvý krok smerom k pochopeniu fungovania buniek a živých organizmov. Ďalším krokom je zistiť a určiť funkcie všetkých proteínov, ktoré jednotlivé gény kódujú. Pri rýchlom zaraďovaní proteínov a pri určovaní ich úlohy v bunkách bude bádateľom pomáhať nová technika; na rozdiel od starších metód sa proteíny nebudú zaraďovať a posudzovať podľa tvaru či zhody sekvencií, ale podľa funkcie.

Pre fungovanie väčšiny proteínov je veľmi dôležité selektívne naviazanie na malé molekuly. Proteíny majú tzv. väzobné miesta, ktoré fungujú na rovnakom princípe ako kľúč a zámka - čiže cieľové molekuly, tzv. substráty, zapadajú do väzbových miest. Po naviazaní sa proteín často správa ako katalyzátor, teda chemicky pozmeňuje substrát.

Funkčná rola určitého proteínu sa preto dá zistiť alebo aspoň odhadnúť a odvodiť podľa toho, čo viaže. Súčasné metódy určovania funkcie proteínov sa stavajú na podrobných vedomostiach o ich štruktúre a tvare. Proteíny sú dlhými reťazcami aminokyselín a sú poskladané do kompaktného tvaru. Ak majú dva proteíny veľmi podobné poradie aminokyselín, je pravdepodobné, že majú aj podobnú úlohu.

Určenie sekvencií všetkých mnohých tisícov proteínov v bunke je veľmi zdĺhavá činnosť. Ďalší prístup sa využíva pomocou kryštalografie, určuje trojrozmerný tvar proteínov. Vedci sa usilujú vyvinúť automatizované systémy na rýchle kryštalografické preštudovanie mnohých proteínov. Nanešťastie, niektoré proteíny majú podobnú funkciu, aj keď vyzerajú odlišne, pokiaľ sa na ich väzbové miesta viažu podobné látky.

Preto Gerhard Klebe s kolegami z Marburgskej univerzity v Nemecku porovnávali väzbové miesta rozličných proteínov a hodnotili podobnosť substrátov, ktoré sa na ne viažu - bez ohľadu na rozdiely sekvencií alebo celkového tvaru proteínu. Inými slovami, vyvinuli metódu sledujúcu spoločné znaky, ktoré existujúce metódy detegovať nedokážu. Vedci porovnávali väzbové miesta dvoch enzýmov, jedného z kvasiniek a jedného z baktérie Escherichia coli. Pretože enzýmy majú rovnakú funkciu aj napriek tomu, že majú zhodných iba 20 % sekvencií, porovnávaním podľa sekvencií by sa nezistilo, že plnia rovnakú funkciu. Avšak počítačový program identifikoval, že enzým z E. coli je najzhodnejší s kvasinkovým enzýmom. Nové poznatky nájdu uplatnenie vo farmaceutickom priemysle: budú dôležité aj pri „dizajne“ liekov. Budú sa môcť navrhovať nové malé molekuly, ktoré by boli zamerané na blokovanie činnosti určitých enzýmov.

(kab/Nature)