Sdílet
9. dubna 2020
Cenu Petra Sedmery za nejlepší publikovanou práci v oboru nukleární magnetické rezonance za rok 2020 získává již třetí rok v řadě práce autorů z institute CEITEC Masarykovy univerzity. Letos cenu získal vedoucí výzkumné skupiny profesor Lukáš Žídek za práci s názvem Quantitative Conformational Analysis of Functionally Important Electrostatic Interactions in the Intrinsically Disordered Region of Delta Subunit of Bacterial RNA Polymerase, která byla publikována v září 2019 v odborném vědeckém časopise JACS - Journal of the American Chemical Society.
Výzkumná skupina profesora Lukáše Žídka se zabývá studiem struktury a dynamiky proteinů a vývojem nových metod pro zkoumání biomolekulárních struktur. Vítězná publikace prezentovala výsledky analýzy funkčně důležitých elektrostatických interakcí, které využívají přirozeně neuspořádané proteiny, zejména v oblasti podjednotky delta v bakteriální RNA polymeráze. RNA polymeráza je enzym, jenž hraje klíčovou roli v procesu transkripce, při němž je, podle genetické informace zapsané v řetězci DNA, vyráběn řetězec ribonukleové kyseliny. Na RNA polymerázu lze pohlížet jako na molekulární stroj, se zřetelnými strukturálními rysy předpokládanými pro provádění specifických funkcí, ale též s vysoce flexibilními součástkami umožňujícími pružně reagovat na signály z okolí.
Elektrostatické interakce hrají důležitou roli ve funkčních mechanismech využívaných přirozeně neuspořádaným proteiny, což jsou 
proteiny postrádající klasickou pravidelnou třídimenzionální proteinovou strukturu. Navzdory této neuspořádanosti jsou tyto proteiny nezbytné pro správnou funkci buněk a hrají zásadní roli v řadě nemocí. Poruchy funkce tohoto typu proteinů může vést k rakovině nebo kardiovaskulárním onemocněním. Popis nepravidelných strukturálních záhybů, které mohou být klíčové pro funkci těchto vysoce nabitých přirozeně neuspořádaných proteinů, představoval pro vědce významnou experimentální výzvu, studium zmíněných proteinů vyžaduje použití metod nukleární magnetické rezonance poskytujících vyšší rozlišení a jinou interpretaci dat než u standartních proteinů.
Tým vědců pod vedením Lukáše Žídka popsal chování takzvané podjednotky delta RNA polymerázy v bakterii Bacillus subtilis, která slouží jako model řady bakterií způsobujících závažné infekční choroby. Polovina podjednotky delta je neuspořádaná a obsahuje dvě oblasti s opačným elektrickým nábojem. Pomocí speciálně navržené analytické strategie, kombinující hned několik metod strukturní biologie, včetně NMR relaxace, která je jednou z mála vhodných metod užívaných k popisu konformačních a dynamických vlastností neuspořádaných proteinů, vědci identifikovali letmé kontakty mezi těmito dvěma regiony. Podařilo se jim odhalit, že krátký kladně nabitý segment reguluje flexibilitu dlouhého záporně nabitého řetězce.
Mutace pozitivně nabité oblasti narušuje kontakt se záporně nabitým řetězcem, a tak zvyšuje jeho flexibilitu. Je pozoruhodné, že studie in vitro ukazují, že tato mutace má také významný vliv na transkripční aktivitu a vede ke snížené kondici buněk mutovaných bakterií in vivo. Tato studie zdůrazňuje, jak důležitý je přesný popis elektrostatických interakcí v proteinech pro pochopení funkčních mechanismů takzvaných vnitřně neuspořádaných proteinů.
Cena Petra Sedmery je každoročně udělována za nejlepší publikovanou práci v oboru nukleární magnetické rezonance a je věnována památce Petra Sedmery, předního odborníka, který se zásadním způsobem zasloužil o rozvoj nukleární magnetické rezonance. Skutečnost, že toto ocenění zamířilo už třetí rok po sobě na institut CEITEC Masarykovy univerzity, demonstruje tamní excelentní kvalitu výzkumu v oblasti nukleární magnetické rezonance a také nemalé investice do špičkového vybavení Národního NMR centra Josefa Dadoka.
Autor: Ester Jarour