Zaburzenia w programowanej śmierci komórki (apoptozie) są uznawane za główną przyczynę wielu chorób cywilizacyjnych, a przede wszystkim nowotworów i chorób neurodegeneracyjnych (np. choroby Alzheimera, Parkinsona czy stwardnienia rozsianego). Proces ten jest w pełni kontrolowany przez grupę enzymów proteolitycznych zwanych kaspazami. Kaspazy od momentu ich odkrycia (ponad 20 lat temu) były uważane za ekstremalnie specyficzne i hydrolizujące naturalne substraty tylko po cząsteczce kwasu asparaginowego (nawet nawiązuje do tego angielska nazwa „cASPase”). Zespół polskich naukowców pod kierunkiem prof. Marcina Drąga z Politechniki Wrocławskiej udowodnił, że jest inaczej. Artykuł prezentujący wyniki tych badań ukazał się niedawno w czasopiśmie „Scientific Reports".
Na zdjęciu prof. Marcin Drąg
fot. Bartek Sadowski, Politechnika Wrocławska
- Kilka lat temu udało nam się po raz pierwszy zaobserwować, iż kaspazy nie są tak specyficzne jak się uważa, brakowało nam niestety odpowiednich narzędzi, by to udowodnić - mówi prof. Marcin Drąg z Politechniki Wrocławskiej. - W ostatnim czasie ukazała się praca innej grupy potwierdzająca naszą wstępną obserwację dla dwóch kaspaz. Niemniej wciąż brakowało pełnego dowodu dla całej rodziny kaspaz apoptotycznych. Opracowując nowy typ bardzo czułego znacznika fluorogenicznego i oparte na nim biblioteki substratów peptydowych, udało nam się w pełni potwierdzić wcześniejszą obserwację, dotyczącą specyficzności tych enzymów.
Naukowiec podkreśla, że ma to duże znaczenie dla badań nad kaspazami, a przede wszystkim nad samym zjawiskiem apoptozy, ponieważ wymaga zaktualizowania teorii specyficzności i wcześniejszych obserwacji praktycznych. - Otwiera to przed nami całkowicie nowe możliwości w badaniu kaspaz i całego procesu apoptozy - uważa dr inż. Marcin Poręba z Zakładu Chemii Bioorganicznej PWr.
To nie jedyne odkrycie opisane przez chemików z Politechniki Wrocławskiej. Według nich opracowanie ultraczułego układu fluorogenicznego otwiera całą gamę możliwości jego stosowania w przypadku innych enzymów proteolitycznych. Naukowcy wykazali to na przykładzie matrycowych metaloproteaz (MMP-2 oraz MMP-9) odpowiedzialnych za przerzutowanie nowotworów czy neutrofilowej elastazy - enzymu zaangażowanego między innymi w rozwój nowotworów płuc oraz metastazę. Swoje badania realizują dzięki wsparciu Narodowego Centrum Nauki w ramach konkursów OPUS oraz HARMONIA. Kierownikiem projektów naukowych jest prof. Marcin Drąg.
- Stosowanie tak czułego układu fluorogenicznego znacząco zwiększa nasze szanse na wyjaśnienie wielu ważnych procesów biologicznych, w których uczestniczą enzymy proteolityczne – podkreśla dr inż. Paulina Kasperkiewicz z Zakładu Chemii Bioorganicznej PWr.
Badania prowadzone są na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej w grupie prof. Marcina Drąga we współpracy z licznymi partnerami naukowymi z kraju (prof. Leszek Kaczmarek, Instytut Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN) oraz z zagranicy (prof. Guy S. Salvesen, Sanford Burnham Prebym Medical Discovery Institute, La Jolla, USA; prof. Christopher M. Overall, University of British Columbia, Kanada; prof Boris Turk oraz prof. Dusan Turk, Josef Stefan Institut, Słowenia; Yoshifumi Itoh, University of Oxford, Wielka Brytania).