Raziskovalci Kemijskega inštituta koordinirali raziskavo, ki je pojasnila zgradbo naravnega toksina deževnika.
Raziskovalcem Kemijskega inštituta je uspelo določiti zgradbo pore toksina deževnika, ki ga imenujemo lizenin. Sama zgradba toksina je bila že znana, ne pa zgradba pore. Pora (tudi nanopora zaradi nanometrskih dimenzij) nastane na površini celic in se sestavi iz večih enakih molekul toksina deževnika. Toksin deževnika je po zgradbi podoben nekaterim bakterijskim toksinom, ki povzročajo zastrupitve s hrano in infekcije. Zaradi podobne zgradbe jih uvrščamo v isto skupino toksinov, ki jo imenujemo aerolizinska skupina toksinov (po aerolizinu, prvem toksinu te skupine, ki je bil opisan). Kljub temu, da te toksine poznamo več kot dvajset let vemo zelo malo o zgradbi nanopore na površini celic, o tem koliko enakih molekul sestavlja nanoporo in kako to sestavljanje na površini celic poteka. Ker so bakterijski toksini, ki so podobni toksinu deževnika, pomembni pri razvoju bolezni, ki jih povzročajo bakterije, lahko razumevanje teh procesov pomaga pri iskanju novih zdravil, ki bi preprečevale učinke teh nanopor.
prof. dr Gregor Anderluh z vzorcem odkritja
“Uspelo nam je tudi razložiti, kako se proteinska nanopora sestavi iz devetih enakih molekul. V tem procesu pride do obsežnih sprememb v zgradbi molekule toksina, kar pomeni, da bo poznavanje zgradbe nanopore in njenega sestavljanja sedaj vodilo v razvoj novih pristopov za borbo proti bakterijam, ki uporabljajo podobne toksine pri okužbah ljudi in živali”, je ob odkritju povedal prof. dr Gregor Anderluh.
Raziskava je trajala več kot dve leti. Ker se pore podobne lizeninski uporabljajo v senzorjih za detekcijo snovi in določanje zaporedij DNA je naslednji korak raziskava uporabnosti te pore za tovrstne potrebe. V raziskavi so raziskovalci pokazali, da lahko pori lizenina spremenimo lastnosti in da tako spremenjena pora lahko veže molekulo DNA. To je odlična osnova za nadaljnji razvoj lizeninske pore, ki bo nato lahko vključena v senzorje za določanje DNA. V Odseku za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo bomo nadaljevali z raziskavami zgradbe in lastnosti nekaterih drugih nanopor različnih organizmov, npr. ožigalkarjev, bakterij, itn.
Predstavitve se je udeležila tudi veleposlanica Združenega kraljestva Velike Britanije in Severne Irske Sophie Honey, ki si je po predstavitvi pobliže ogledala modele por
Glavnina raziskave je bila opravljena na Odseku za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo, kjer so pripravili vzorec in opravili vrsto biokemijskih analiz. Začetek raziskave je potekal tudi s pomočjo opreme v Centru odličnosti za integrirane pristope v kemiji in biologiji (CIPKeBiP) na Institutu »Jožef Štefan« v Ljubljani. Slikanje kristalov pore lizenina smo opravili na sinhotronu v Trstu, Italija, obdelali pa v celoti v Ljubljani. Za del računskih analiz je bila uporabljena visoko zmogljiva računalniška gruča na Kemijskem Inštitutu (HPC KI).
Koordinator projekta je bil Odsek za molekularno biologijo in nanobiotehnologijo na Kemijskem inštitutu. V študiji je na slovenski strani sodelovala skupina štirih raziskovalcev, doc. dr. Marjetka Podobnik, dr. Nejc Rojko, mladi raziskovalec Matic Kisovec in prof. dr. Gregor Anderluh, ki je koordiniral celo študijo. V študiji so sodelovale še štiri raziskovalne skupine prestižnih Univerze v Oxfordu, japonskega državnega inštituta Riken in britanskega nanobiotehnološkega podjetja Oxford Nanopore Technologies.
Pore igrajo pomembno vlogo pri napadu patogenov in na drugi strani pri obrambi pred njimi. Hkrati jih v vedno večjem merilu uporabljamo v nanobiotehnologiji za zaznavanje različnih snovi. Na sliki so štiri umetno obarvane toksinske pore, kot bi jih videli na površini biološke membrane.
To odkritje je utrdilo pozicijo Kemijskega inštituta v svetovni moderni biotehnološki znanosti in potrdilo vodilno vlogo slovenskih toksinoloških raziskav v svetovnem merilu. Dosežek je bil objavljen tudi v prestižni reviji Nature Communications.
Foto: KI
