Rozwój chorób cywilizacyjnych wiąże się z utratą kontroli komórki nad biosyntezą jej białkowych komponentów, ale także ich degradacją. Enzym zwany proteasomem usuwa białka z komórki. Badania nad zahamowaniem działania tego enzymu mogą zaowocować powstaniem nowego typu leku onkologicznego, na który pacjenci nie będą się tak łatwo uodparniać.
Z kolei aktywacja proteasomu pozwoli na łatwiejsze usuwanie początkowych form złogów powstających w chorobach neurodegeneracyjnych.
Związki, które będą mogły wpłynąć na aktywność proteasomu projektuje Przemysław Karpowicz. Jak wyjaśnia, proteasom to ogromny kompleks enzymatyczny, który zajmuje się precyzyjnym usuwaniem białek w każdej żywej komórce. Bierze udział w niezliczonych szlakach komórkowych. Jest odpowiedzialny za degradację ponad 90 proc. puli białkowej.
Białka, poza funkcją budulcową spełniają, także m.in. funkcję regulatorową co oznacza, że kontrolują wszystkie procesy życiowe. Ich odpowiednia degradacja jest równie ważna, jak synteza. Usuwane są nie tylko białka uszkodzone ale także te, które po wykonaniu "swojego zadania" są zwyczajnie niepotrzebne. Proces usuwania białek na drodze proteasomu jest niezwykle precyzyjny, a jego najmniejsze zaburzenie prowadzić może do schorzeń nowotworowych czy chorób neurodegeneracyjnych. Wiele chorób wiąże się z nieprawidłowym funkcjonowaniem różnych szlaków białkowych.
Przemysław Karpowicz projektuje mało cząsteczkowezwiązki-peptydy, których struktura opiera się o naturalne regulatory proteasomu i podobnie jak one potrafią zmienić jego aktywność w bardzo precyzyjny sposób. Są to zarówno aktywatory, jak i „hamulcowi”, czyli inhibitory. Doktorant syntezuje związki, których mechanizm działania oparty jest o wykorzystanie fenomenu allosterii.
Obecnie są to badania z zakresu nauki podstawowej. Jeśli uczeni znajdą związek, który potrafi zahamować aktywność proteasomu w oparciu o nowy mechanizm, i udowodnią efekt komórkowy, wtedy związek zostanie opatentowany i wejdzie na drogę zastosowań praktycznych.
Dla kogo te badania mogą być nadzieją? Jak ocenia Karpowicz, jego doktorat poświęcony inhibitorom, ma związek przede wszystkim z nowotworami. Komórki nowotworowe mają szybszy metabolizm, niż te zdrowe. Szybciej od nich rosną, a stężenie proteasomu jest w nich nawet 6-7 krotnie wyższe, dlatego są bardziej podatne na inhibicję tego enzymu.
Obok inhibitorów naukowcy badają też możliwość aktywacji proteasomu. W jakich sytuacjach potrzebne jest, by ów enzym działał silniej? To m.in. choroby neurodegeneracyjne. Obniżenie aktywności proteasomu wpływa bowiem na tworzenie się złogów, które prowadzą do różnych typów chorób neurodegeneracyjnych takich jak choroba Alzheimera czy Parkinsona. Poszukiwania zmierzają do opracowania leku, który przyśpieszy aktywność tego enzymu.
Od tych badań daleko jeszcze do konkretnej oferty dla przemysłu farmaceutycznego. Jednak otrzymana przez badaczy pula małocząsteczkowych związków, których sekwencję oparto o naturalne regulatory, będzie podstawą dla dalszych badań nad lekami nowej generacji.
Przemysław Karpowicz zdobywał dotychczas niezbędne doświadczenie pracując przez dwa lata w San Antonio (The University of Texas Health Science Center at San Antonio, USA). Kopromotorami jego pracy doktorskiej są dr Maria Gaczyńska i dr Paweł Osmulski z San Antonio, a opiekunką naukową - dr hab. Elżbieta Jankowska z Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego.
źródło: http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,401835,jak-kontrolowac-usuwanie-bialek-z-komorki.html