تغییر شکل و عملکرد پروتئین‌ها توسط نانوبادی‌ها

گروهی از محققان LMU نشان داده‌اند پادتن‌های بسیار کوچکی که نانوبادی نامیده می‌شوند، می‌توانند ویژگی‌های پروتئین فلورسانس سبز (GFP) را با دقت بالایی تنظیم کنند. GFP را می‌توان به پروتئین‌های دیگر متصل کرده و برای ردیابی تغییرات پویا در سلول‌های زنده از آن استفاده کرد.

عملکرد پروتئین‌ها توسط ساختار و شکل آنها تعیین می‌شود. شناسایی پادزای یک پروتئین توسط پادتن‌های سیستم ایمنی می‌تواند شکل آن را تغییر داده و عملکرد آن را برهم زند. حال گروهی از محققان LMU نشان داده‌اند پادتن‌های بسیار کوچکی که نانوبادی نامیده می‌شوند، می‌توانند ویژگی‌های پروتئین فلورسانس سبز (GFP) را با دقت بالایی تنظیم کنند. GFP را می‌توان به پروتئین‌های دیگر متصل کرده و برای ردیابی تغییرات پویا در سلول‌های زنده از آن استفاده کرد. قابلیت تغییر پارامترهای فلورسانسی GFP کاربرد آن را به عنوان یک نشانگر درون‌‌سلولی توسعه می‌دهد. به علاوه، این بررسی یک پایه ساختاری در زمینه چگونگی دستکاری ظریف پروتئین‌ها توسط نانوبادی‌ها ایجاد کرده و راه را برای انجام آزمایش‌های جدید باز می‌کند.

پادتن‌ها پروتئین‌های خاصی هستند که اشیای خارجی را به‌عنوان یک هدف برای حملات ایمنی بدن نشاندار می‌کنند. این ویژگی آنها را به ابزار ایده‌آلی برای تحقیق و درمان تبدیل می‌کند، زیرا می‌توانند به‌طور اختصاصی تقریباً به هر ساختار شیمیایی متصل شوند. با این حال پادتن‌های معمول بزرگ بوده و تمایل به تجمع درون سلول‌ها دارند. شترها و خویشاوندان آمریکای جنوبی آنها (alpacas، guanacos، vicuñas، و لاماها) پادتن‌هایی نیز تولید می‌کنند که بسیار کوچک‌تر هستند. دامنه تشخیص این ساختارها پایه نانوبادی‌ها را ایجاد می‌کند که فعالیت پیوندی خود را درون سلول‌ها حفظ می‌کنند.

گروه LMU به همراه همکارانشان از TU Darmstadt، دانشگاه آزاد بروکسل و شرکت ChromoTek (مشتق از دانشگاه) برای به دست آوردن نانوبادی خاص GFP، ابتدا alpacas را با GFP مصونیت‌دار نمودند؛ سپس اطلاعات ژنتیکی مرتبط با پادتن‌ها (شامل اطلاعات خاص GFP) را به درون باکتری‌ها منتقل کردند. دکتر روتباور از شرکت ChromoTek توضیح می‌دهد: «این قطعات پادتن توسط باکتری‌ها سنتز شده و می‌توان قابلیت آنها را برای اتصال به GFP بررسی کرد. از یک مجموعه بزرگ شامل نانوبادی‌های مختلف، ۷ نانوبادی دارای این توانایی بودند».

GFP شبیه یک لوله توخالی است که از دو طرف باز است و ساختار جاذب نور که برای فلورسانس نیاز است (کروموفور) به طور خود به خودی درون این لوله شکل می‌گیرد. جذب نور منجر به ایجاد فلورسانس سبز می‌شود و پاسخ ایجاد شده به شکل فضایی دقیق پروتئین بستگی دارد. دو نانوبادی روی سیگنال نشر شده توسط GFP تأثیر داشتند. روتباور می‌گوید: «متصل کردن یکی از این نانوبادی‌ها موجب افزایش فلورسانس به میزان ۵ برابر، و اتصال دومی موجب کاهش فلورسانس به میزان ۴ برابر شد. بنابراین عملاً امکان روشن خاموش کردن سیگنال وجود دارد».

جزئیات این تحقیق در مجله Nature Structural and Molecular Biology منتشر شده است.