Innodoktorant pracuje nad stabilnością białek
Białka mogą służyć jako narzędzia w przetwórstwie żywności, diagnostyce molekularnej lub produkcji leków. Ich funkcje w biotechnologii można porównać do mikroskopijnych nożyczek czy kserokopiarek. I, choć w większości są mało stabilne, czyli szybko tracą swoje zdolności, naukowcy znają istnieje wiele sposobów, by ich aktywność utrzymać przez jak najdłuższy czas.
Wybrane techniki udoskonala Piotr Bruździak z Katedry Chemii Fizycznej na Wydziale Chemicznym Politechniki Gdańskiej. Badacz otrzymał stypendium III edycji programu „InnoDoktorant”.
„Białka są jednym z podstawowych budulców wszystkich organizmów, spełniają wiele funkcji istotnych dla funkcjonowania i przeżycia wszystkich znanych form życia. Zbudowane są z połączonych ze sobą wielu różnych organicznych podjednostek – aminokwasów. Białka spełniają swoją funkcję tylko wtedy, gdy ich kształt jest prawidłowy” – tłumaczy Piotr Bruździak.
Jak definiuje, białka, których struktura została zniszczona, na przykład przez wysoką temperaturę, w wielu przypadkach nie mogą funkcjonować prawidłowo. Forma, w jakiej występują takie białka, nazywana jest zdenaturowaną.
Jeżeli co najmniej dwie cząsteczki białka w tym procesie łączą się i tracą przy tym swoją oryginalną aktywność (czyli zdolność do pełnienia przypisanej im pierwotnie funkcji), to proces taki nazywamy agregacją. Znajomość molekularnych mechanizmów tych procesów pozwoli na lepsze ich kontrolowanie, nie tylko w warunkach in vitro, ale być może także in vivo.
„W organizmach żywych istnieje delikatna równowaga między formami pierwotnymi białek (tzw. natywnymi), a ich formami zdenaturowanymi. Jeżeli z jakiegoś powodu równowaga ta zostanie zaburzona, to może to skutkować nieprawidłowym działaniem komórek, a nawet całego organizmu. Podobny efekt może spowodować niefizjologiczna agregacja białek, która jest przyczyną pewnych chorób, na przykład choroby Alzheimera” – mówi doktorant.
Dodaje, że białka mogą istnieć w swej natywnej formie także poza organizmem. Wiele z nich wykazuje pożądane cechy. Enzymy są zdolne do katalizowania pewnych reakcji, zaś przeciwciała potrafią łączyć się ze ściśle określonymi cząsteczkami. Zadaniem naukowców jest znaleźć sposoby na to, by funkcjonowały w ten sposób jak najdłużej.
Praca Bruździaka polega na wykorzystaniu różnych technik eksperymentalnych dla określenia zmian, jakie zachodzą w strukturze białka w obecności różnych niewielkich cząsteczek organicznych pochodzenia naturalnego, tzw. osmolitów. Cząsteczki te mogą pośrednio wpływać na strukturę białek i ich wytrzymałość na wysokie temperatury.
„Nasz zespół stara się precyzyjnie określić mechanizm stabilizacji białek przez osmolity. Poza aspektem czysto poznawczym, ważnym elementem naszej pracy jest także aspekt praktyczny. Zbadaliśmy wiele osmolitów, które wykazują różne właściwości: w zależności od rodzaju i stężenia mogą one modyfikować temperaturę denaturacji białka, zdolność do agregacji oraz zwiększać, bądź zmniejszać stopień odwracalności tych procesów” – wylicza badacz.
Wyjaśnia, że osmolity mogą zwiększyć wytrzymałość białek na niekorzystne warunki zewnętrzne oraz przedłużyć czas, w którym ich aktywność jest utrzymana na stałym poziomie, czyli czas przydatności do użycia. Stosowanie osmolitów może się więc potencjalnie przełożyć na zwiększenie wydajności produkcji różnych białek przez firmy biotechnologiczne, w tym także białek o znaczeniu farmakologicznym – obecnie są to głównie różnego rodzaju przeciwciała.
Stypendium programu InnoDoktorant ma dla Piotra Bruździaka szczególne znaczenie. Młody naukowiec przyznaje, że finansowanie badań stanowi impuls do dalszej pracy oraz poszukiwania nowych rozwiązań. Uświadamia także, że wysiłek włożony w badania został doceniony i zauważony i potencjalnie może się przełożyć na rozwój współpracy z przedsiębiorcami.
„Stypendium to zapewniło mi przede wszystkim spokój, związany z obecną sytuacją finansową. Umożliwi także spokojny start na rynku pracy, po uzyskaniu tytułu doktora. W trakcie kilku najbliższych miesięcy planuję zakończyć pracę eksperymentalną i rozpocząć redagowanie rozprawy doktorskiej, równolegle z pisaniem publikacji naukowych” – mówi rozmówca.
Zapytany o możliwość wykorzystania wyników badań w gospodarce deklaruje, że chętnie podejmie współpracę z przedsiębiorstwem, które byłoby zainteresowane uzyskanymi rezultatami.
Badania Piotra Bruździaka mogą się przyczynić do zwiększenia wydajności produkcji z wykorzystaniem enzymów, zwiększania stabilności białek o znaczeniu farmakologicznym. Mogą być zastosowane także do modyfikacji aktywności, specyficzności i wydajności enzymów służących za narzędzia biologii i diagnostyki molekularnej.
Projekt „InnoDoktorant – stypendia dla doktorantów” jest realizowany w ramach Poddziałania 8.2.2 Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki 2007-2013. Stypendia w wysokości 30 tys. zł przyznano w 2010 roku już po raz trzeci.
Zaloguj się Logowanie