Niezwykłe maszyny białkowe

NAUKA. Krakowscy naukowcy publikują w prestiżowym tygodniku "Science"

"Science" to obok "Nature" najbardziej znany i najbardziej prestiżowy periodyk naukowy na świecie. Trafiają do niego teksty dotyczące najważniejszych współczesnych odkryć badawczych, a sito redakcyjnej selekcji jest bardzo gęste. - Teksty zgłaszają naukowcy z całego świata, ale ponad 90 procent z nich nie spełnia wymogów redakcji i jest od razu odrzucane. Po bardzo dokładnej weryfikacji do publikacji trafiają artykuły najlepsze z najlepszych - mówi dr hab. Artur Osyczka.

Tym większy jest sukces kierowanego przezeń zespołu, który zamieścił w słynnym tygodniku wyniki badań dotyczące zrozumienia procesów przekazywania energii w układach biologicznych.

- Zajmujemy się białkami, które uczestniczą w procesach przekazywania energii w organizmie. Tak jak urządzenia techniczne przetwarzają energię, tak w naszym organizmie zajmują się tym maszyny białkowe, przetwarzając energię zgromadzoną w jedzeniu na energię, którą później nasze komórki wykorzystują do różnych procesów takich, jak ruch czy wytworzenie ciepła. Próbujemy rozgryźć, jak owe maszyny białkowe działają na poziomie molekularnym - wyjaśnia badacz.

Krakowscy naukowcy skupili się na jednym z białek, noszącym nazwę cytochrom bc1, o interesującej symetrycznej budowie, przypominającej literę H. Naukowcy przy pomocy inżynierii genetycznej przerwali tę symetrię, uszkadzając odnogi białka w różnych konfiguracjach (np. jedną górną i jedną dolną).

- Okazało się, że każde połączenie, nawet niesymetryczne, zapewnia funkcjonowanie białka i możliwość przetwarzania energii. Układ w kształcie litery H porównaliśmy do działania szyny elektrycznej, będącej powszechnym składnikiem wielu urządzeń elektrycznych. Wyłączenie jednej jej części nie powoduje jeszcze wyłączenia całości. Chodzi o to, by na górze i na dole funkcjonował przynajmniej jeden terminal - tłumaczy dr Osyczka.

Zapytany o praktyczne zastosowania odkrycia odpowiada: - Nasze badania mają charakter podstawowy. Pozwalają zrozumieć mechanizmy funkcjonowania organizmu ludzkiego. Gdyby szukać związków z praktyką, to zwrócę uwagę, że badane przez nas maszyny białkowe przekształcają energię z prawie stuprocentową wydajnością. W urządzeniach technicznych nie potrafimy uzyskać takiej wydajności. Gdybyśmy więc zrozumieli mechanizm działania białek, być może udałoby się go jakoś przenieść do techniki. Tym zajmuje się m.in. nanotechnologia, ale ciągle jesteśmy jeszcze na początku drogi. Dysfunkcje działania białek pojawiają się też w różnych chorobach, więc nasze badania mają także pewien związek z medycyną.

Opublikowana w "Science" praca badawcza została wykonana przez zespół pięciorga młodych polskich naukowców - dr. hab. Artura Osyczkę, mgr Ewelinę Cieluch, dr. Marcina Sarewicza, mgr. Arkadiusza Borka i mgr Monikę Świerczek (we współpracy z dwójką badaczy z University of Pennsylvania w USA) i w całości zrealizowana w Polsce, w laboratorium Zakładu Biofizyki Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ. Jest częścią grantu badawczego finansowanego przez brytyjską fundację Wellcome Trust, którego autorem i kierownikiem jest dr Osyczka.
- Ciekawostką jest fakt, że artykuł ten jest pierwszą publikacją naukową naszej doktorantki mgr Moniki Świerczek, która otwiera nią swój przewód doktorski. I to od razu w "Science"! Przyznam, że nie słyszałem wcześniej o takiej sytuacji - uśmiecha się dr Osyczka.

(PS)

Więcej informacji na temat badań krakowskiej grupy na stronie internetowej www.wbbib.uj.edu.pl/mbg