Οι δεκάδες χιλιάδες διαφορετικές πρωτεΐνες του ανθρώπινου οργανισμού κατέχουν αιτιοπαθογενετικό ρόλο στην εξέλιξη, συνέχιση, διατήρηση των λειτουργιών των κυττάρων, ιστών, συστημάτων του οργανισμού μας.

Επίσης η συμμετοχή τους είναι καίρια στην δημιουργική εξέλιξη των διαφόρων συστημάτων.

Το σχήμα, κάθε πρωτεΐνης όπως και οι βιολογικές λειτουργίες αυτής καθορίζονται από την αλληλουχία μεγάλου αριθμού αμινοξέων του μορίου τους, τα οποία σχηματίζουν βιολογικές αλυσίδες προς δημιουργία των πρωτεϊνών του οργανισμού (Νόμπελ 1972 – Κριστιάν Ανφίνσεν).

Στους ειδικούς βιολόγους είναι εύκολη η ανάγνωση της αλληλουχίας αυτής επειδή αυτή «καθορίζεται», «κατευθύνεται» από «κωδικοποιητές» από το DNA αλλά ήταν αδύνατο παρά τις προσπάθειες μισού αιώνα να προβλεφθεί το εξελικτικό σχήμα μας πρωτεΐνης με βάση τις δεκάδες, εκατοντάδες, αμινοξέα αυτής.

Οι δεκάδες αυτές διαφορετικές πρωτεΐνες του ανθρώπινου σώματος παίζουν ζωτικό ρόλο στην υγεία και τις ασθένειες του οργανισμού του ανθρώπου (τα κύτταρα φτιάχνονται από πρωτεΐνες και η λειτουργική και ανατομική και βιολογική αλληλεπίδραση καθορίζει το σύνολο των λειτουργιών του οργανισμού μας).

Σαν παράδειγμα αναφέρεται ο COV-19 ο οποίος εισδύει στα ανθρώπινα κύτταρα επειδή μία προεξάρχουσα πρωτεΐνη, ακίδα (spike) ταιριάζει δομικά όπως το κλειδί στην κλειδαριά ύψιστης ασφάλειας με τον υποδοχέα πρωτεΐνη των κυττάρων (ACE-2).

Όλα τα μέχρι σήμερα μέσα που εφαρμόζονται για την μελέτη των πρωτεϊνών είναι πειραματικές τεχνικές όπως η κρυσταλλογραφία ακτινών Χ, η μικροσκοπία κρύο-ηλεκτρονίων, φασματοσκοπία NMR*: Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός (Nuclear Magnetic Resonance), που όλες είναι χρονοβόρες.

*ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΣ : φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο οι πυρήνες των κυττάρων σε μαγνητικό πεδίο απορροφούν και εκπέμπουν ξανά μαγνητική ακτινοβολία. Το NMR χρήση έχει στην μαγνητική τομογραφία.

Αναφέρεται η δημιουργία από την Cogle ενός προγράμματος (πρόγραμμα βαθιάς μάθησης AlphaFold) που άρχισε να δοκιμάζεται από το 2018 με στόχο την ανεύρεση-αλληλουχίας, συσχέτισης αμινοξέων με διαφορετική πρωτεϊνική μορφή, δομή.

Πρακτικό παράδειγμα της εφαρμογής του προγράμματος αυτού είναι το εξής :

Ο αλγόριθμος Alpha-Fold πρόβλεψε σωστά τα σχήματα αρκετών πρωτεϊνών του ιού SARS-COV-2.

Οι μελλοντικοί στόχοι όχι ατοπικοί προσβλέπουν όχι μόνον στην πρόβλεψη των σχημάτων πρωτεϊνών του SARS-COV-2 αλλά σε μελλοντικό στόχο πρόβλεψης φαρμακευτικής χορήγησης, θεραπευτικά δηλαδή στην ανίχνευση της πρόσδεσης ορισμένων πρωτεϊνών του ιού στα υγιή κύτταρα, ώστε τα χορηγούμενα θεραπευτικά φάρμακα να δρούν άμεσα και με πλήρη αποτελεσματική δράση επί του ιού.

Γενικά η τρισδιάστατη (3D) απεικόνιση των πρωτεϊνών καθίσταται δηλαδή με το πρόγραμμα Alpha-Fold και διαμορφώνουν και ερμηνεύουν τα μέχρι τώρα γνωστά βιολογικά δεδομένα.

Dr. ΝΙΚΟΣ ΚΑΛΛΙΑΚΜΑΝΗΣ

Ref.: - BBC – Med.

• Science (2020)
• New Scient. (2020)