Οι πρωτεΐνες είναι οι βασικοί παίκτες στις κυτταρικές μας διαδικασίες. Η γενιά τους ακολουθεί αρχές που ονομάζονται μεταγραφή και μετάφραση. Πρώτον, το DNA αντιγράφει τις γενετικές του πληροφορίες στο αγγελιοφόρο RNA (mRNA), το οποίο στη συνέχεια καθορίζει την αλληλουχία σε μια αλυσίδα αμινοξέων, τα οποία τελικά αναδιπλώνονται σε μια πρωτεΐνη. Η πραγματικότητα, ωστόσο, είναι πιο περίπλοκη: περισσότερο από το 90 τοις εκατό των γονιδίων μας δεν έχουν ως αποτέλεσμα μόνο ένα mRNA και μετά μία πρωτεΐνη, αλλά μια διαδικασία που ονομάζεται εναλλακτικό μάτισμα παράγει πολλές παραλλαγές mRNA, μόνο μερικές από τις οποίες στη συνέχεια μεταφράζονται σε ένα συγκεκριμένο ισομορφή πρωτεΐνης σε ένα συγκεκριμένο κύτταρο σε μια δεδομένη στιγμή. Οι συμβατικές τεχνικές για την ανίχνευση εναλλακτικού ματίσματος είναι ως επί το πλείστον μετρήσεις μεμονωμένων χρονικών σημείων που είναι απαιτητικές και δεν μπορούν να παρακολουθήσουν αξιόπιστα με την πάροδο του χρόνου ποιες ισομορφές πρωτεΐνης μεταφράζονται πραγματικά στο κύτταρο.
Ερευνητές στο Helmholtz Zentrum München και στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου (TUM) ανέπτυξαν έτσι ένα νέο βιομηχανικό σύστημα αναφοράς που ονομάζεται EXSISERS. Η ιδέα πίσω από αυτό είναι να δημιουργηθεί ένα σήμα όπως το φως μόλις μεταφραστεί μια συγκεκριμένη ισομορφή πρωτεΐνης. «Αυτό είναι δυνατό μέσω πρωτεϊνών σχεδιαστών ρεπόρτερ που μπορούν να αποκοπούν από την αναδυόμενη αλυσίδα αμινοξέων - αυτοεκτομούνται», λέει ο Dong-Jiunn Jeffery Truong. «Σε αναλογία με το περίφημο κόλπο με σχοινί κοπής και επαναφοράς στις μαγικές παραστάσεις, η εκτομή του ρεπόρτερ δεν αφήνει ουλή στις φυσικές πρωτεϊνικές ισομορφές». Οι ερευνητές έχουν ήδη εφαρμόσει αυτή τη μέθοδο σε ανθρώπινα κύτταρα σε καλλιέργεια. Ένας από τους στόχους τους ήταν να αναλύσουν την έκφραση των ισομορφών μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται Tau, η οποία σχετίζεται με νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος του Πάρκινσον. Αυτό καθιστά τις ισομορφές Tau πιθανό στόχο για μελλοντικές μοριακές θεραπείες.
"Η βιομηχανική εμπνευσμένη από φυσικές βιομοριακές διεργασίες θα καταστήσει δυνατή την μη επεμβατική παρατήρηση πολλών άλλων θεμελιωδών κυτταρικών διεργασιών", λέει ο Gil Gregor Westmeyer. «Όσο περισσότερες κυτταρικές παραμέτρους μπορούμε να παρακολουθούμε, τόσο καλύτερα μπορούμε να αναπτύξουμε στοχευμένες μοριακές παρεμβάσεις για μελλοντικές κυτταρικές θεραπείες, για παράδειγμα, για τη θεραπεία νευροεκφυλιστικών ασθενειών». Ο Westmeyer και η ομάδα του ήδη συνεργάζονται με πολλά ακαδημαϊκά εργαστήρια που χρησιμοποιούν το νέο σύστημα αναφοράς για να αποκτήσουν μια πιο ολοκληρωμένη κατανόηση της έκφρασης ισομορφών στα κύτταρα και τις επιπτώσεις της σε ασθένειες.
