Laureaci programów FNP z Politechniki Wrocławskiej, we współpracy z amerykańskimi badaczami, opracowali nową metodę do równoległego obrazowania aktywności enzymów. Wyniki badań właśnie zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Journal of the American Chemical Society (JACS). Pierwszą autorką pracy jest dr inż. Paulina Kasperkiewicz, dwukrotna laureatka programu START, a drugim polskim współautorem jest prof. Marcin Drąg, również laureat programu START oraz programu FOCUS.
Enzymy proteolityczne kontrolują praktycznie wszystkie ścieżki metaboliczne w organizmach żywych. Zaburzenie ich działania prowadzi do rozwoju wielu chorób cywilizacyjnych, w tym nowotworów, cukrzycy, chorób neurodegeneracyjnych czy utraty odporności przed patogenami. W ostatnich latach udało się odpowiedzieć na wiele ważnych pytań dotyczących zaangażowania proteaz w rozwój poszczególnych chorób przy zastosowaniu markerów chemicznych (z ang. Activity-Based Probes). Zaletą stosowania takich markerów jest ich zdolność do obrazowania wyłącznie aktywnych enzymów, czyli takich które biorą czynny udział w danym procesie biologicznym. Niemniej jednak, nadal jednym z największych wyzwań jest stworzenie markerów oddziałujących selektywnie z jednym enzymem, a także możliwość obrazowania kilku enzymów w jednym miejscu w tym samym czasie.
W artykule ?A toolbox of fluorescent probes for parallel imaging reveals uneven location of serine proteases in neutrophils? opublikowanym na łamach JACS, naukowcom z Politechniki Wrocławskiej we współpracy z badaczami ze Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute (La Jolla, Kalifornia, USA) udało się po raz pierwszy w dużej części rozwiązać te problemy. Zaprojektowali oraz zsyntetyzowali markery chemiczne o bardzo wysokiej specyficzności oraz dodatkowo wyposażone w różne fluorofory. Układ, który nazwali ?A toolbox of fluorescent probes? został wykorzystany do obrazowania aktywności proteaz serynowych w neutrofilach, enzymach niezwykle ważnych w obronie organizmu gospodarza przed patogenami, ale także zaangażowanych w rozwój nowotworów, a przede wszystkim raka płuc. Przy wykorzystaniu metod obrazowania mikroskopem fluorescencyjnym oraz cytometrii przepływowej udało się wykazać, iż możliwe jest równoległe monitorowanie neutrofilowych enzymów w tym samym czasie, pomimo ich różnej aktywności oraz stężenia w neutrofilach. Co więcej, przy użyciu powyższych markerów po raz pierwszy zaobserwowano nierównomierną dystrybucję proteaz serynowych w pierwszorzędowych granulkach neutrofilii (azurofilach). Takie wzajemne wykluczanie się pomiędzy sobą proteaz serynowych w neutrofilach nigdy wcześniej nie zostało zaobserwowane, co sugeruje istnienie nieznanego mechanizmu dystrybucji tych enzymów do granuli. Ta obserwacja może mieć duże znaczenie biologiczne i badania te są nadal kontynuowane.
Wiodącym autorem całego projektu jest dr inż. Paulina Kasperkiewicz, która prowadziła badania w grupie prof. Marcina Drąga oraz w ramach stażu podoktorskiego w grupie prof. Guya S. Salvesena (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, La Jolla, Kalifornia, USA).
Serdecznie gratulujemy!
Na zdjęciu: dr inż. Paulina Kasperkiewicz i prof. Marcin Drąg_ fot. Archiwum prywatne