Nad przełomową terapią genową, opartą na wprowadzeniu RNA do mitochondriów za pomocą jednego z białek, pracuje badaczka z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego. Wyniki jej badań mogą przyczynić się do naprawy wadliwych genów lub zahamowania rozwoju chorób nowotworowych i neurodegeneracyjnych.
Mitochondria, pełniące rolę małych „elektrowni energetycznych”, są niezbędne dla niemal każdej komórki. Zaburzenia ich działania skutkują wieloma schorzeniami, między innymi rakiem czy chorobami neurodegeneracyjnymi. Mogą one pełnić swoje funkcje dzięki białkom wchodzącym w ich skład. Jednym z takich białek jest fosforylaza polinukleotydowa (PNPaza), enzym, którego główną znaną funkcją jest degradacja RNA. Nad zrozumieniem roli tego enzymu w mitochondriach pracuje dr Katarzyna Bandyra z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego.
Fascynuje mnie istnienie różnorodnych struktur oraz to, jak wiele aktywności i funkcji natura jest w stanie osiągnąć, łącząc ze sobą te same motywy strukturalne, zmieniając ich kolejność czy sekwencję. Interesujące jest odkrywanie funkcji białka i procesów, w których mogłoby ono brać udział – tłumaczy badaczka.
Po ukończeniu studiów doktoranckich rozpoczęła badania strukturalne bakteryjnego odpowiednika PNPazy. Mimo że struktura i aktywność bakteryjnego białka jest znana od wielu lat naukowczyni wraz z zespołem odkryła, że gdy białko to występuje w kompleksie z innym białkiem i RNA, jego funkcja w komórce zmienia się o 180 stopni – z enzymu degradującego RNA w białko opiekuńcze.
Uzyskaliśmy strukturę 3D kompleksu, w którym bakteryjna PNPaza odgrywa rolę białka opiekuńczego względem RNA. Wykorzystaliśmy do tego kriomikroskopię elektronową. Jest to dynamicznie rozwijająca się technologia pozwalająca na badanie struktur białek i innych makromolekuł bez konieczności uzyskania kryształów, co często jest ogromnym wyzwaniem. Kriomikroskopia elektronowa zrewolucjonizowała biologię strukturalną i dziś jest jedną z najbardziej popularnych metod uzyskiwania modeli 3D – przekonuje stypendystka programu L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki.
Badania przez nią prowadzone dotyczą ludzkiego homologa PNPazy rezydującego w mitochondriach i mają na celu wytłumaczenie jego roli w ludzkim organizmie. Możliwe, że ludzka PNPaza, podobnie jak bakteryjna, ma więcej niż jedną funkcję w komórce i jej aktywność jest regulowana poprzez tworzenie różnych kompleksów z innymi białkami i RNA. Badania mają za zadanie sprawdzić, czy i jakie funkcje inne niż degradacja RNA pełni ludzka PNPaza.
Celem moich badań jest sprawdzenie, czy jest to jedyna funkcja tego białka oraz czy możliwe jest przy jego pomocy wprowadzenie RNA do mitochondriów. Byłoby to przełomem w zastosowaniu również w mitochondriach najnowocześniejszych terapii genowych opartych właśnie o RNA, co do tej pory nie jest osiągalne. Powodzenie moich badań umożliwiłoby m.in. naprawienie wadliwych genów lub modyfikację pracy mitochondriów, która, gdy ulega zaburzeniu może skutkować wieloma schorzeniami i doprowadzić do rozwoju raka lub chorób neurodegeneracyjnych – podsumowuje dr Katarzyna Bandyra, która badaniami strukturalnymi białek zafascynowała się podczas stażu w Cambridge.
To właśnie tam ukończyła swój doktorat, podczas którego odkryła nowy sposób wiązania RNA przez główny enzym odpowiedzialny za degradację RNA u bakterii, RNazę E. Udowodniła to, uzyskując struktury krystalograficzne RNazy E z różnymi związanymi substratami. Obecnie pracuje na stanowisku adiunkta na Wydziale Chemii Uniwersytetu Warszawskiego. Swoje badania realizuje dzięki europejskiemu stypendium Marie Skłodowskiej-Curie Widening Fellowship oraz grantom Narodowego Centrum Nauki i EMBO Installation Grant od Europejskiej Organizacji Biologii Molekularnej.
Forum Akademickie
