به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، درک یک آنزیم جدید و عملکرد آن در سیانوباکتری‌ها درک جهانی ما از فتوسنتز را افزایش می‌دهد و نویدبخش کاربردهای بیوتکنولوژیکی بالقوه آینده است. سیانوباکتری‌ها (Cyanobacteria)، که با نام سیانوفیت‌ها نیز شناخته می‌شوند شاخه‌ای از باکتری‌های گرم منفی  وموجودات منحصر به فردی هستند که دارای رنگدانه‌های فتوسنتزی مختلفی از جمله کاروتنوئیدها، فیکوبیلین و انواع مختلف کلروفیل هستند و با کمک این رنگدانه‌ها نور را جذب کرده و در نهایت، فتوسنتز می‌کنند. این باکتر‌های اتوتروف قادر به فتوسنتز گیاه مانند هستند و برای تولید اکسیژن و حفظ حیات روی زمین حیاتی هستند. یک نوع خاص سیانوباکتری، Synechocystis، اولین باکتری فتوسنتزی بود که توالی یابی شد و به طور گسترده به عنوان ارگانیسم مدل برای مطالعه فتوسنتز و کاربردهای بیوتکنولوژیکی استفاده می شود.

PTMs

تحقیقات اخیر اهمیت تغییرات پس از ترجمه یا PTMs را در تنظیم فتوسنتز در سیانوباکتری‌ها و گیاهان برجسته کرده است. پروتئین‌ها پس از ترجمه ممکن است تحت تأثیر واکنش‌های شیمیایی مختلف تغییرات زیادی پیدا کنند. این تغییرات ممکن است برای افزایش عمر پروتئین، برای فعالیت طبیعی آن و یا برای مکان یابی پروتئین در سلول ضروری باشند. برای مثال استیلاسیون که گروه استیل را به انتهای N پروتئین متصل می کند سبب افزایش بقا پروتئین می‌شود. و یا لیپیدیشن (Lipidation)  یا اضافه شدن گروه‌های هیدروفوبی، ممکن است جهت مکان یابی پروتئین در غشاء سلول ضروری باشد. فسفریلاسیون که اغلب برروی سرین، ترئونین و تیروزین اتفاق می‌افتد به همراه دفسفریلاسیون دو مکانیسم مهم در فعال یا غیر فعال کردن پروتئین‌ها در طول فرآیند Signal transduction هستند. گلیکوزیلاسیون اغلب بر روی آسپاراژین، سرین و ترئونین انجام می‌شود. این تغییر اغلب برروی پروتئین‌های ترشحی و غشایی اتفاق می‌افتد. پروتئین‌ها همچنین ممکن است متحمل هیدروکسیلاسیون بر روی پرولین و لایزین و یا متیلاسیون بر روی لایزین و گاما کربوکسیلاسیون برروی گلوتامات شوند. متیلاسیون لیزین، یک PTM خاص که شامل افزودن یک گروه متیل به اسید آمینه پروتئین است، عملکردهای متنوعی در موجودات دارد. در حالی که محققان آن را به طور گسترده در یوکاریوت‌ها مطالعه کرده‌اند، هنوز نقش آن را در باکتری‌ها (از جمله سیانوباکتری‌ها) به طور کامل درک نکرده‌اند. گاوسیانگ کایو و تیمی‌در آکادمی علوم چین در ووهان اخیراً پروتئین‌های موجود در Synechocystis را که متیلاسیون لیزین دارند مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و پروتئین‌های زیادی را یافتند که در فتوسنتز نقش دارند و می‌توان آن‌ها را از این طریق اصلاح کرد. این تغییر برگشت پذیر ممکن است در تنظیم فتوسنتز در سیانوباکتری‌ها و گیاهان نقش داشته باشد. با این حال، محققان هنوز آنزیم‌های مسئول اضافه کردن و حذف گروه متیل را مشخص نکرده بودند. آنزیم‌های لیزین متیل ترانسفراز یا KMT به انتقال گروه‌های متیل از مولکول‌های اس-آدنوزیل متیونین به پروتئین‌ها کمک می‌کنند. این تیم بر روی Synechocystiss متمرکز شد و از KMT جدید  به نام cKMT1 پرده برداری کرد. آزمایش‌ها نشان داد که cKMT1 می‌تواند گروه‌های متیل را به باقی مانده‌های لیزین در پروتئین‌ها، هم در محیط‌های آزمایشگاهی کنترل‌ شده و هم در داخل سلول‌ها اضافه کند. علاوه بر این، محققان مشاهده کردند که cKMT1 پروتئین مهمی‌به نام فردوکسین-NADP(+) اکسیدوردوکتاز را تغییر می‌دهد و بر فعالیت آن تأثیر می‌گذارد، که نشان‌دهنده نقش آن در تنظیم انتقال انرژی در Synechocystis است. این یافته‌ها که اخیراً در مجله پروتئومیکس مولکولی – سلولی منتشر شده است، بینشی در مورد تنظیم فتوسنتز در سیانوباکتری‌ها ارائه می‌دهد. درک این KMT جدید و عملکرد آن، درک جهانی ما از فتوسنتز را افزایش می‌دهد و نویدبخش کاربردهای بیوتکنولوژیکی بالقوه آینده است.

هدف مولکولی برای مصرف الکل کشف شد

پروتئین کیناز C اپسیلون، یا PKCε، یک مولکول مهم سیگنال دهی در سلول‌ها، نقش مهمی‌در انتقال سیگنال‌ها ایفا می‌کند و بر عملکردهای مختلف سلولی تأثیر می‌گذارد. در مطالعات تحقیقاتی، به ویژه در تعدیل پاسخ‌های رفتاری به مصرف الکل و اضطراب نقش داشته است. مایکل پی دوگان و تیمی از دانشگاه تگزاس در آستین مطالعه‌ای را با استفاده از تکنیک‌های نوآورانه برای بررسی نقش PKCE در الکل و اضطراب انجام دادند. آن‌ها از روش‌های شیمیایی-ژنتیکی و طیف‌سنجی جرمی‌ بر روی لیزات‌های مغز موش استفاده کردند و 39 سوبسترای پروتئینی را شناسایی کردند که مستقیماً با PKCε تعامل دارند، از جمله برهم‌کنش‌های شناخته شده و جدید، در میان آن‌هایی که با PKCε تعامل دارند (مانند سوبسترای سی کیناز غنی از آلانین میریستویله)، ارتباطی با رفتارهای مرتبط با الکل و اضطراب پیدا شد. علاوه بر این، سوبستراهای جدید PKCε  (مانند BR سرین/ترئونین کیناز 1 و اینتراککتور آبلسون 1) ظاهر شدند که با الکل و اضطراب ارتباطی نداشتند اما در عملکردهای حیاتی سلولی، مانند نگهداری اسکلت سلولی و فعالیت سیناپسی دخیل بودند. این مطالعه که در پروتئومیکس مولکولی – سلولی منتشر شده است، فهرستی از پروتئین‌هایی را ارائه می‌دهد که می‌توانند اهداف بالقوه‌ای برای تولید داروهایی برای کاهش مصرف الکل و اضطراب در انسان باشند. علاوه بر این، این پروتئین‌ها ممکن است به عنوان نشانگرهای زیستی برای تشخیص فعالیت غیرطبیعی PKCε در بیماری‌هایی مانند سرطان و آلزایمر عمل کنند و راه را برای راه‌های درمانی جدید هموار کنند.

دیدگاه‌ها در تحقیقات ECM

ماتریکس خارج سلولی یا ECM چارچوب ساختاری ارگانیسم‌های چند سلولی را تشکیل می‌دهد و به عنوان یک پلت فرم سیگنالینگ عمل می‌کند که بر فرآیندهایی مانند تکثیر، بقا و تمایز تأثیر می‌گذارد. عدم تعادل در تولید، تخریب و بازسازی ECM می‌تواند منجر به اختلالاتی مانند دیستروفی عضلانی، فیبروز و سرطان شود. شماره ویژه اخیر مجله پروتئومیکس مولکولی - سلولی دستاوردهای تحقیقات ECM در دهه گذشته را برجسته می‌کند و به تحقیقات آینده می‌پردازد. الکساندرا نابا از دانشگاه ایلینوی در شیکاگو در بررسی خود می‌نویسد که درک بهبود یافته از خواص بیوشیمیایی پروتئین‌های ECM، محققان را به توسعه استراتژی‌هایی مانند پروتئومیک از پایین به بالا برای رمزگشایی پیچیدگی ترکیبی ECM بافت‌ها سوق داده است. محققان همچنین روش‌های آماده سازی و شناسایی نمونه را بهبود بخشیده‌اند. این موارد شامل استراتژی‌های غنی سازی، مانند تفکیک بر اساس حلالیت، توسعه یافته برای تجزیه و تحلیل ترکیب ECM در بافت‌های مختلف است. برچسب‌های با جرم پشت سر هم و روش‌های تفکیک پپتید مانند کروماتوگرافی مایع فاز معکوس با pH بالا نیز برای شناسایی و اندازه‌گیری پروتئین‌های ECM بهبود یافته‌اند. محققان فرض می‌کنند که پروتئومیکس ECM برای فصل بعدی و کاربردهای بالینی آماده است. از طریق پروفایل پروتئومی، محققان می‌توانند فیزیولوژی ECM را بهتر درک کنند و پروتئین‌هایی را که نقش عملکردی در علت بیماری دارند، کشف کنند که می‌توانند به عنوان نشانگرهای زیستی تشخیصی و اهداف درمانی عمل کنند.

پایان مطلب./