Các nhà khoa học báo cáo về một bước đại nhảy vọt trong việc hiểu biết cách thức enzyme PP1 tương tác với các protein khác

Enzyme PP1, khối màu nâu vàng ở trên, hiện diện ở khắp mọi nơi trong cơ thể và đóng một vai trò trong gần như tất cả các quá trình sinh học. Vai trò đó hình thành hơn 200 protein điều hòa liên kết với PP1, trong đó có một loại protein được gọi là PNUTS, màu xanh và màu hồng ở trên. Ảnh: Phòng thí nghiện trường Đại học Brown.

Trong Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, một nhóm các nhà khoa học từ Trường Đại học Brown báo cáo một bước tiến quan trọng trong việc xác định hành vi riêng biệt của enzyme PP1 có mặt ở khắp nơi liên quan đến một loạt bệnh, bao gồm cả bệnh ung thư.

PP1, có vai trò chuyển các thông điệp phân tử giữa các tế bào, được tìm thấy khá nhiều ở khắp mọi nơi trong cơ thể. Phạm vi trách nhiệm rộng lớn của nó có nghĩa là nó là yếu tố cốt yếu đối với nhiều chức năng có lợi cho sức khỏe, và là nguyên nhân gây ra bệnh khi sai hỏng xảy ra. Nhưng tính rất không ổn định của nó đã ngăn nó trở thành một mục tiêu phát triển dược phẩm, Rebecca Page, Phó Giáo sư sinh học tại trường Đại học Brown và tác giả chính của bài báo, cho biết.

“Điều tuyệt vời về PP1 là không ai muốn sử dụng nó cho mục tiêu dược phẩm vì PP1 tham gia vào hầu hết các quá trình sinh học,” Page nói. “Dường như bạn không thể chỉ nhắm mục tiêu vào vị trí hoạt hóa PP1, ví dụ như đối với bệnh tiểu đường, bởi vì sau đó bạn sẽ bị tác động gây nghiện, hay bệnh Alzheimer và tất cả những bệnh khác cũng như vậy”.

Nói cách khác, điều chế ra một loại dược phẩm ngăn chặn PP1 trong phạm vi cơ thể con người và bạn sẽ làm hỏng nó trong tất cả các phạm vi khác. Do đó, các nhà sinh học cấu trúc như Page và đồng tác giả Wolfgang Peti của Trường Đại học Brown đã mong muốn tìm hiểu những gì làm PP1 cư xử theo những cách riêng biệt trong các tình huống cụ thể.

Điều quan trọng là cách thức PP1 liên kết với hơn 200 protein điều hòa khác nhau. Các nhà khoa học biết rõ về những protein này và biết rõ về các trình tự axit amin tạo nên chúng, nhưng họ không biết cấu trúc của chúng hoặc trên thực tế chúng dẫn dắt PP1 như thế nào.

“Khả năng dự đoán PP1 tương tác với các protein ràng buộc PP1 như thế nào từ một trình tự đơn độc vẫn chưa được nắm bắt,” Page và đồng nghiệp của cô cho biết.

Hiện nay, qua các thí nghiệm được thực hiện kết hợp máy quang phổ NMR, tinh thể học tia X và các kỹ thuật sinh hóa, cô đã tìm ra được cách thức PP1 liên kết với một protein mục tiêu được gọi là PNUTS, hình thành “mô-típ ràng buộc”. Kiến thức này, kết hợp với những gì cô đã biết  trong các nghiên cứu trước đây về hai loại protein mục tiêu khác – NIPP1 và spinophilin – cho phép nhóm nghiên cứu dự đoán cách PP1 liên kết với 43 trong số 200 protein điều hòa đem lại cho nó hành vi cụ thể.

“Những gì nghiên cứu này kết hợp với hai nghiên cứu cấu trúc trước đó của chúng tôi cho phép chúng tôi xác định hai mô-típ hoàn toàn mới”, cô nói. “Từ đó, so sánh các trình tự này với các protein đã được biết tương tác với PP1 có cấu trúc mà chúng tôi chưa nắm được, chúng tôi có thể dự đoán rằng 20% trong số chúng có thể tương tác theo một cách tương tự như ba protein này”.

Vì vậy, bằng cách giải quyết cấu trúc của chỉ ba protein tương tác với PP1, Page hiện có phương tiện để hiểu được sự ràng buộc của nhiều protein mà không cần giải quyết cấu trúc của chúng. Thay vào đó, cô chỉ cần biết một vài mô-típ và các trình tự của protein.

Các tương tác của PP1 với khoảng 80% protein điều hòa khác vẫn còn là một bí ẩn. Nhưng Page cho biết thành công mà nhóm của cô có được trong phòng thí nghiệm nghiên cứu PP1 và giải quyết các mô-típ quan trọng làm cho cô lạc quan rằng những tương tác này cũng có thể được giải quyết.

Theo SciTechDaily.