Kinazy są białkami, które odgrywają kluczowe role w rozwoju chorób. Zachodzące między nimi oddziaływania są bardzo skomplikowane i bardzo często wielką trudność sprawia uczonym prześledzenie rozbudowanej kaskady reakcji z ich udziałem. W rezultacie ten obszar ich aktywności pozostaje niezbadany, co jednocześnie utrudnia poznanie podłoża wielu schorzeń. Zdaniem Doktora Klausa Hahna, głównego autora badań i pomysłodawcy nowej techniki analitycznej, praktycznie niemożliwym jest wskazanie choroby, w której nie są zaangażowane kinazy, w związku z czym procesy biologiczne katalizowane przez te enzymy muszą zostać odkryte w całości.

Obserwacji procesów komórkowych regulowanych przez kinazy ma służyć nowa metoda, która najpierw ma zmusić te enzymy do interakcji w warunkach laboratoryjnych, a w dalszej kolejności prześledzić ich działanie w czasie rzeczywistym w celu odkrycia przyczyn m.in. przerzutów nowotworowych. O ile wcześniej naukowcy byli w stanie skłonić pojedynczą kinazę do spowodowania jednej czynności, przykładowo śmierci komórki, o tyle żaden poprzedni eksperyment nie mógł pochwalić się monitorowaniem skoordynowanych reakcji kaskadowych. Dr Hahn twierdzi, że aktywacja białka bez całościowej obserwacji odpowiedzi komórki na ten bodziec mija się zupełnie z celem.

Skuteczność swojej metody badawczej zespół Dr Hahna udowodnił na przykładzie kinazy uczestniczącej w rozwoju mięsaka (Src). Nieprzypadkowo naukowcy dokonali takiego wyboru spośród tak licznej grupy enzymów.

„Src ma bardzo duże znaczenie w metastazie, jak również jest znana z bardzo silnych i zróżnicowanych efektów działania na morfologię i ruch komórek. Musieliśmy sprawdzić nasz tok myślenia i zademonstrować jego słuszność, a mogliśmy tego dokonać tylko poprzez dobrze widoczne dla wszystkich skutki” – powiedział portalowi Biotechnologia.pl dr Klaus Hahn.

Jak wyglądało to w praktyce? Do domeny regulatorowej Src dołączono sztuczne białko czyniące kinazę nieaktywną. Wspomniane białko miało w swojej strukturze specjalne miejsce wiązania. Kiedy do roztworu, w którym żyła komórka, dodano odpowiednik leku, pochodząca z zewnątrz substancja doczepiła się do tego miejsca, powodując włączenie kinazy. Naukowcy mogli wówczas uruchamiać ją, kiedy tylko zapragnęli, dzięki czemu byli w stanie przestudiować przebieg konwersji nieruchomej komórki w zdolną do aktywnego ruchu i tworzenia przerzutów komórkę nowotworową. Ten sposób badania aktywności komórkowej góruje nawet nad genetyczną modyfikacją komórek, która pochłania znacznie więcej czasu i prowadzi do zaniku badanej reakcji w gąszczu innych procesów. Dodatkowo przyłączony element wymuszał na aktywowanej kinazie interakcję z cząsteczkami, które zawierały inne wytworzone sztucznie białko. Nie tylko więc badacze mogli aktywować kinazę w dowolnym momencie, ale również zyskali możliwość zdalnej kontroli nad wchodzeniem przez nią w reakcję z innymi składnikami komórki.

„Sprawdzamy efekt działania jednej kinazy na różne substraty, na które może ona oddziaływać, a następnie interesujemy się odrębnymi rolami każdej z tych interakcji. Nasza technika umożliwia nam „wyizolowanie” specyficznych reakcji oddziaływania z wielkiej sieci zachodzących równocześnie interakcji. Kiedy włączamy daną kinazę, dla każdego z jej substratów zachodzą różne procesy, których efekty są widoczne po upływie różnej długości czasu. W przypadku badanych przez nas zjawisk, trwa to w jednym przypadku parę minut, a w innym około godziny” – wytłumaczył nam sedno swego eksperymentu Dr Hahn.   

Według głównego autora badania podobnie można postąpić z każdą inną kinazą, co otwiera przed światem nauki, zwłaszcza medycyną, bardzo szerokie horyzonty.

„Ta technika pozwala nam lepiej poznać „zespół obwodów komórkowych”, który tkwi u podstaw bardzo różnych zachowań komórki. Dlatego też prawdopodobnie w najbliższym czasie jej zastosowaniem będzie odkrycie nowych celów dla leków, a może co ważniejsze wyjaśnienie, czemu występują efekty uboczne przy ich zażywaniu i co zrobić, by je zmniejszyć” – prognozuje Dr Hahn.