Nowe podejście do identyfikowania szkodliwych substancji chemicznych
Jak substancje chemiczne obecne w powietrzu, wodzie, żywności i produktach konsumenckich wpływają na nasz organizm? Nie ulega wątpliwości, że narażenie na działanie tysięcy substancji chemicznych i ich mieszanin obecnych w produktach konsumenckich oraz stosowanych w przemyśle rolnym, budowlanym, wytwórczym oraz w sektorze usług może mieć szkodliwy wpływ na zdrowie ludzi. W ostatnich dziesięcioleciach toksykolodzy badali interakcje molekularne zachodzące między substancjami chemicznymi a białkami odpowiedzialnymi za funkcje komórkowe, próbując ustalić, jaki wpływ ma na człowieka narażenie na różne złożone substancje chemiczne. Zespół badaczy wspieranych z finansowanego ze środków UE projektu GOLIATH właśnie opracował metodę identyfikowania białek w organizmie, które oddziałują z substancjami chemicznymi z naszego otoczenia. Wyniki przeprowadzonych przez nich badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Journal of Proteomics”. „Poziom zanieczyszczenia stale wzrasta, a badanie wpływu wszystkich substancji chemicznych jest niezwykle trudne. Szczególnie dużo trudności nastręcza badanie mieszanin substancji”, twierdzi Veronica Lizano-Fallas, główna autorka projektu GOLIATH i doktorantka na Uniwersytecie Linköping w Szwecji, instytucji będącej partnerem projektu, w komunikacie prasowym zamieszczonym na stronie internetowej Uniwersytetu. „Jestem przekonana, że nasze podejście przełoży się na efektywniejsze wydatkowanie czasu i środków finansowych w porównaniu do metod tradycyjnych, które badają wpływ na jeden mechanizm biologiczny na raz”.
Identyfikowanie celów białkowych
Nowa metoda identyfikacji, zwana „proteome integral solubility alteration” (PISA), opiera się na proteomice i polega na badaniu zmian rozpuszczalności białek. Badacze wykorzystali tę metodę do identyfikowania białek rozpuszczalnych wchodzących w interakcje z substancjami chemicznymi, na działanie których organizm został wystawiony. W tym celu wyekstrahowali proteom – wszystkie białka faktycznie lub potencjalne ulegające ekspresji w zależności od komórki, tkanki lub organizmu – pozyskany od zarodków danio pręgowanego, a następnie przystąpili do analizy zidentyfikowanych celów białkowych. Aby ocenić przydatność metody, badacze posłużyli się czterema scenariuszami, w których uwzględnili: pojedyncze substancje chemiczne, mieszaniny substancji, nowe substancje chemiczne pochodzące z odkryć biologicznych w morzach oraz nowe produkty lecznicze. Badając kompletny proteom zarodków danio pręgowanego w ramach wszystkich czterech scenariuszy, zespół zdołał odkryć więcej potencjalnych interakcji zachodzących między substancjami chemicznymi a białkami. Metoda PISA może posłużyć do wykrycia niekorzystnego wpływu biologicznego substancji na wczesnym etapie. „Substancje chemiczne oddziałują z białkami w dość przypadkowy sposób, a ponadto, jak się często okazuje, badane przez nas substancje wpływają na kilkanaście białek. Widzimy, że funkcje białek ulegają zmianie na skutek tych oddziaływań, co pokrywa się z wpływem zanieczyszczeń i substancji szkodliwych na komórki”, mówi główna autorka badania prof. Susana Cristobal z Uniwersytetu Linköping w tym samym komunikacie prasowym. Autorzy są przekonani, że metoda PISA może być pomostem łączącym badanie interakcji cząsteczkowych i szlaków toksyczności. Pięcioletni projekt GOLIATH (Beating Goliath: Generation Of NoveL, Integrated and Internationally Harmonised Approaches for Testing Metabolism Disrupting Compounds) dobiegnie końca w grudniu 2023 roku. Oprócz środków finansowych przeznaczonych na realizację projektu GOLIATH badacze otrzymali również wsparcie w ramach realizowanego przez konsorcjum Marine Biotechnology ERA-NET projektu CYANOBESITY, który również jest finansowany ze środków UE. Więcej informacji: strona projektu GOLIATH
Słowa kluczowe
GOLIATH, substancja chemiczna, białko, proteom, „proteome integral solubility alteration”, PISA
