Ένα πεπτίδιο-οδηγός για αντιμετώπιση ασθενειών και νέα φάρμακα

Στην προσπάθεια κατανόησης ενός θεμελιώδους βιολογικού προβλήματος, του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα ρυθμίζουν την κυκλοφορία μεγάλων μορίων όπως οι πρωτεΐνες και πως αυτές διαπερνούν βιολογικές μεμβράνες, συμμετέχει το Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ).

Σε πρόσφατη μάλιστα δημοσίευση στο περιοδικό Nature παρουσιάζονται μερικά από τα αποτελέσματα αυτής της ερευνητικής προσπάθειας και συνεργασίας των ερευνητικών ομάδων του Τάσου Οικονόμου (Ερευνητής του ΙΜΒΒ και Αναπληρωτής Καθηγητής στο Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης) και του Χαράλαμπου Καλοδήμου (Αναπληρωτής Καθηγητής του Πανεπιστημίου Rutgers, New Jersey, ΗΠΑ).

Τα ανθρώπινα κύτταρα παρασκευάζουν στο εσωτερικό τους χιλιάδες πρωτεΐνες. Πολλές απ' αυτές επιτελούν το έργο τους μόνο αφού μεταναστεύσουν έξω από το κύτταρο ή αγκυροβολήσουν στην κυτταρική μεμβράνη ή στοχευθούν σε καθορισμένα υποκυτταρικά διαμερίσματα. Οι διεργασίες αυτές είναι απαραίτητες για τη ζωή. Παραδείγματα πρωτεϊνών-μεταναστών αποτελούν η ινσουλίνη (η έλλειψη της οποίας οδηγεί στον διαβήτη), τα αντισώματα (που καταπολεμούν λοιμώξεις), τα μεμβρανικά κανάλια (απαραίτητα για τη σωστή λειτουργία, μεταξύ άλλων, των νευρικών κυττάρων), αλλά και οι πρωτεΐνες-τοξίνες που εκκρίνουν οι παθογόνοι μικροοργανισμοί.

Πώς όμως οι πρωτεΐνες-μετανάστες βρίσκουν το δρόμο προς τους τελικούς τους προορισμούς και πώς διαπερνούν τις κυτταρικές μεμβράνες; Ο Gunter Blobel του Πανεπιστήμιου Rockefeller της Νέας Υόρκης ανακάλυψε πριν από 30 χρόνια ότι οι πρωτεΐνες-μετανάστες περιέχουν χημικά σήματα που ονομάζονται πεπτίδια-οδηγοί και βραβεύτηκε με το Νόμπελ του 1999 για την ανακάλυψη αυτή. Αυτά τα πεπτίδια έχουν διπλό ρόλο: λειτουργούν σαν ταχυδρομικές διευθύνσεις αλλά και σαν μικροσκοπικές χειρολαβές. Ανάλογα με τον τελικό προορισμό της, κάθε πρωτεΐνη-μετανάστης φέρει και διαφορετική διεύθυνση.

Το 2007, οι ομάδες Τ. Οικονόμου / Χ. Καλοδήμου έδειξαν με ποιο τρόπο τα πεπτίδια-οδηγοί αναγνωρίζουν έναν εξειδικευμένο κυτταρικό υποδοχέα πάνω στη μεμβράνη. Με την ειδική αυτή αναγνώριση ο υποδοχέας παγιδεύει τις πρωτεΐνες-μετανάστες πάνω σε ειδικά εκκριτικά κανάλια στην επιφάνεια της μεμβράνης. Ήταν όμως άγνωστο μέχρι σήμερα ο τρόπος με τον οποίο στη συνέχεια ανοίγει το εκκριτικό κανάλι.

Με τη νέα δημοσίευση στο περιοδικό Nature, οι ομάδες Τ. Οικονόμου / Χ. Καλοδήμου ανακαλύπτουν έναν νέο πολύ ουσιαστικό ρόλο του πεπτίδιου-οδηγού που παρέμενε άγνωστος μέχρι τώρα. Πιο συγκεκριμένα, οι ερευνητές δείχνουν ότι μόλις το πεπτίδιο-οδηγός ακουμπήσει στην ειδική υποδοχή του λειτουργεί σαν κλειδί που ανοίγει το εκκριτικό κανάλι, επιτρέποντας έτσι στο υπόλοιπο σώμα των πρωτεϊνών-μεταναστών να περάσουν διαμέσου του καναλιού και να διασχίσουν τη μεμβράνη.

Η αποκάλυψη του βασικού αυτού βιολογικού μηχανισμού αναμένεται να βοηθήσει την καλύτερη κατανόηση και αντιμετώπιση των δεκάδων ασθενειών που οφείλονται σε μη-λειτουργικά πεπτίδια-οδηγούς. Τέτοιες ασθένειες περιλαμβάνουν τη στεφανιαία καρδιακή νόσο, τη λεμφοκυτταρική λευχαιμία και υπολειτουργίες ενδοκρινών αδένων. Επιπρόσθετα, με την ανακάλυψη αυτή δίνεται η δυνατότητα βελτιστοποίησης της βιοτεχνολογικής παραγωγής ανθρώπινων πρωτεϊνών-φαρμάκων από μικροβιακά κύτταρα-εργοστάσια. Προσπάθεια προς τις κατευθύνσεις αυτές αλλά και την περαιτέρω διερεύνηση της υποκυτταρικής κυκλοφορίας πρωτεϊνών χρηματοδοτείται στο ΙΜΒΒ από τη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας, από ευρωπαϊκά και αμερικανικά ερευνητικά προγράμματα και από αμερικανικές και ευρωπαϊκές εταιρείες.