Proteinek giza gorputzaren zelulen funtzio gehienetan hartzen dute parte; beraz, ezinbestekoak dira bizitzarako.
CIC bioGUNEko Biologia Estrukturaleko Departamentuko ikertzaileen zeregin nagusia, hain zuzen ere, proteinak aztertzea da, haien egitura aurkitzea.
Baina, zertarako?
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“Gaixotasun bat baduzu, horrek zer ikusia du ongi funtzionatzen ez duen edo behar ez duenean funtzionatzen duen proteina batekin. Proteinaren funtzionamenduak lotura du proteinaren hiru dimentsioko formarekin. Proteinen forma nolakoa den ulertzen badugu, proteinan itsatsiko diren konposatuak diseina ditzakegu, funtzionatu behar duenean funtziona dezan edo geratu behar duenean gera dadin”.
Proteinen egitura ezagutzea, horrenbestez, sendatzeko bide berriak garatzeko tresna bihur daiteke.
Jakina, proteinak aztertu ahal izateko, lehenik, eskuratu egin behar dira.
CIC bioGUNEn genetikoki eraldatutako bakterioak erabiltzen dituzte ikertu nahi den proteina eskuratzeko. Lehenik, bakterioak haziko diren hazkuntza-likidoa prestatzen da; ondoren, ugaltzeko baldintza egokiak ematen zaizkio: elikagaiak, behar den tenperatura, eta oxigenoa.
Bakterioetatik proteinak ateratzeko, teknika bat baino gehiago erabil daitezke. Gailu honek, adibidez, ultrasoinuak erabilita bakterioetako zelulen mintza apurtzen du. Horrela, proteinak askatu egiten dira.
Proteinak aztertzeko, zenbait teknika daude, eta teknika batzuen konbinazioa erabiltzen da. Haietako bat kristalografia da: proteinen egiturari buruzko definizio handiko informazioa ematen duen X izpien difrakzioa.
Teknika hori erabili ahal izateko, nahitaezkoa da proteinak kristalizatzea.
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“Azpian disoluzioa jartzen dut, eta tantan proteina eta beste disoluzio bat. Itxi egiten dut sistema, eta denborarekin lagina kontzentratu eta kristala osatu arte itxaroten dut, ura izoztean gertatzen den bezala. Aldagai bat aldatuta, tenperatura, ura izotz bihurtzen da. Hemen, beste aldagai batzuk mugitzen ditut proteina kristal erara antola dadin. Ph-a aldatzen dut, tenperatura, gatz-kontzentrazioa... eta hori guztia egin ahal izateko, saiakuntza asko egin behar izaten ditut”.
Kristalizazio-robotak erabiltzen dira horretarako. Robotek nanolitro-laginak erabiltzen dituzte, eta milaka konbinazio egiten dituzte modu automatikoan, haietako gutxi batzuetan proteinak kristal bihurtzen diren arte.
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“Robotaren bidez, multzo nagusi horretatik laginak hartzen ditut. Errobota etortzen da, disoluzioa xurgatzen du —eta disoluzio bakoitza desberdina da—, multzo honetara pasatzen du, eta nik, hor, dagoeneko 96 saiakuntza ditut. Hori plakan uzten duenean, robotak disoluzioa azpian uzten du. Dagoeneko badaukat saiakuntzaren erdia, eta orain proteina pasatu behar dut. Horretarako, proteina banatzen duen beste robot hau erabiltzen dut. Robot honek 50 nanolitro proteina banatu ditzake, eta hori oso-oso gutxi da. Beraz, 15 mikrolitro proteinarekin 100 saiakuntza egin ditzaket; lehen, berriz, 15 egin nitzakeen”.
Hau kristal-haztegia da, 21 gradu zentigradoko tenperaturan kristalak haz daitezkeen tokia. Proteinen jarraipena egin ahal izateko, plaka bakoitzak kode bat du, eta aldiro-aldira tanta bakoitzaren argazkia egiten da.
Kristalak handiak direnean, zuzenean hartu eta X izpietara eraman daitezke, baina, txikiak direnean, saiakuntza errepikatu behar izaten da, baina kantitate handiagoarekin.
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“Saiakuntza tanta handiagoetara eskalatu dezaket. Zertarako? Kristalak errazago manipulatzeko, zeren kristalak tantatik atera behar ditudalako, arrantzatu egin behar ditut eta nitrogenotan izoztu X izpietara eramateko”.
Kristalak X izpien makinan sartzen dira, eta erradiografia bat egiten zaie. Simetrikoki jarrita daudenez, proteinek ispilu gisa lan egiten duten plano molekularrak sortzen dituzte; horrela, X izpien sortaren norabidea aldatzen dute kristalean jotzen dutenean. Ordenagailu bidezko kalkulu matematikoekin, proteinaren egitura zein den zehazten da.
Erresonantzia Magnetikoaren Gela CIC bioGUNEko instalaziorik bitxienetakoa da. Eraikina egin eta gero eraiki zen instalazioa.
Oscar Millet, CIC bioGUNE
“Orain lur azpian gaude, gailu hauek zimentuen gainean daudelako. Horietako bakoitzak hormigoizko zutabe bat du, eraikinaren zimentuetatik erabat bereizia bibrazioak saihestu ahal izateko”.
Tenperatura ere kontrolatzen da, eta gorabeherak ezin dira gradu-erdi baino handiagoak izan; hezetasuna, karbono dioxidoa eta abar ere kontrolatzen dira.
Erresonantziak egiteko gailu hauek, oinarrian, diagnostiko klinikoak egiteko gailuen teknika bera erabiltzen dute, baina oso gauza txikiei aplikatuta.
Tammo Diercks, CIC bioGUNE
“Hau da teknologia bakarra aukera ematen diguna proteinak edo molekulak eta haien egiturak atomo-mailako bereizmenarekin eta disoluzioan, egoera likidoan, aztertzeko. Edukiontzi handi bat da hau, material kriogenikoz betea: kanpotik nitrogeno likidoa da, -198 gradu zentigradoko tenperaturan. Hori ez da nahikoa bobinaren, imanaren nukleoaren, supereroankortasuna lortzeko. Orduan, nitrogeno likidoa duen edukiontziaren barruan, helio likidoa duen beste bat dago. Horrek -270 graduraino hozten du, eta, horri esker, barruan dagoen bobina supereroakortasunean jartzen da. Hala, eremu magnetiko bat, oso egonkorra, indartsua eta homogeneoa lor dezakegu”.
Oscar Millet, CIC bioGUNE
“Atomoetako bakoitza espektroan inguruan duenaren arabera kokatzen da; hau da, nor den esaten digu, eta baita non dagoen kokatuta ere. Adibidez, hemen, proteina baten irudia dugu, eta hainbat seinale. Seinale hauetako bakoitza aminoazidoetako baten atomo bati dagokio. Proteinak aminoazidoz osaturik daude, eta aminoazidoak atomoz. Kokatzen diren tokiaren arabera, badakigu zer aminoazido den, zer aminoazido duen ondoan, eta gertu ere zer aminoazido egon daitekeen. Beraz, egiturari buruzko informazioa ematen digu. Egituraren eredua dugunean, guretzat erraza da jakitea, adibidez, zer nolako elkarrekintza duen gure proteinak farmako batekin”.
Mikroskopia elektronikoak osatzen du CIC bioGUNEn proteinak behatzeko duten tekniken hirukotea.
Mikel Valle, CIC bioGUNE
“Gure taldean, proteinen eta bestelako molekula biologikoen hiru dimentsioko egitura kalkulatzeko erabiltzen dugu mikroskopioa. Mikroskopioaren goialdean elektroiak igortzen dituen kanoi bat dugu; elektroiek mikroskopioaren zutabe osoa zeharkatzen dute, baita, tartean, altuera honetan ditugun gure molekulak ere, eta guk bi dimentsioko irudiak eskuratzen ditugu. Bi dimentsioko irudi horietatik, konputazioa eta irudien prozesamendua erabilita, hiru dimentsioko ereduak lor ditzakegu, honelakoak. Kasu honetan, erribosoma baten hiru dimentsioko eredu bat da. Erribosomak zelula barruan proteinak sintetizatzen duten lantegiak dira, eta guk jakin nahi dugu erribosomek, baldintza desberdinetan jarrita, nola funtzionatzen duten, haien funtzionamendua ezagutzeko”.
Mikroskopia elektronikoan egituren konbinazioak egiten dira, eta proteinen itxura dinamikoari buruzko behaketak egin daitezke. Hortaz, errealitatean gertatzen denetik oso hurbil daude.
Egitura ezagututa, proteinak nola funtzionatzen duen jakin daiteke, eta hura aktibatzeko edo inhibitzeko botikak diseinatu. Sendatzeko bide berriak garatzeko estrategia eraginkorra izan daiteke.
