Anirban Ghosh působí ve výzkumné skupině Lukáše Trantírka téměř tři a půl roku a zabývá se výzkumem struktur nukleových kyselin a vazeb ligandů in vitro i v buňkách. Podporu od interní Grantové agentury Masarykovy univerzity získal na projekt s názvem Odhalení interakce G-kvadruplexů a peptidů odvozených od helikázy pomocí spektroskopických a spektrometrických metod.
Co jsou G-kvadruplexy?
G-kvadruplexy (G4) jsou druhotné struktury DNA, které vznikají v sekvencích bohatých na aminokyselinu guanin. Jde o struktury, kdy se čtyři guaniny skládají do tvaru připomínajícího čtverec (G-kvartet) a stohují se na sebe. Tyto struktury se v genomu nacházejí poměrně často, především v oblastech důležitých pro fungování buňky, jako jsou telomery, centromery nebo promotorové oblasti genů.
„V celém lidském genomu bylo odhaleno přes 70 tisíc domnělých sekvencí G-kvadruplexů, což ukazuje na jejich klíčovou roli v biologických procesech a ve vývoji nemocí,“ vysvětlil Ghosh.
G-kvadruplexy hrají zásadní roli v procesech jako je replikace DNA (kopírování genetické informace), transkripce (přepis genů do proteinů) nebo oprava poškození DNA. Jejich nesprávná regulace může vést k vážným zdravotním problémům jako rakovinné bujení nebo neurologické poruchy. Právě proto vědci zkoumají G4 struktury jako možný cíl pro nové léky.
Procesy ovlivňující funkci G-kvadruplexů jsou ale stále záhadou. Klíčovou roli v nich hrají proteiny zvané helikázy, které regulují skládání a rozkládání G4 struktur. „Dnes známe asi 15 druhů helikáz, ale stále přesně nevíme, jak tyto proteiny rozpoznávají a ovlivňují funkci G-kvadruplexů uvnitř buňky,“ uvedl Ghosh.
Nové přístupy ve výzkumu
Jednou z hlavních překážek výzkumu je struktura helikáz, což jsou dlouhé řetězce aminokyselin, a to ztěžuje jejich získávání v přirozené formě pro biofyzikální studie. Tyto proteiny však zároveň obsahují krátké, vysoce konzervované sekvence zastoupené ve všech helikázách. Tyto takzvané motivy mohou být cestou k tomu, jak lépe prozkoumat vzájemné působení helikáz a struktur G-kvadruplexů.
„Z těchto motivů vytvoříme peptidové fragmenty, které budou interagovat s G-kvadruplexy. Díky tomu budeme moci studovat detaily jejich vazeb a odhalit vztahy mezi strukturou a aktivitou těchto komplexů,“ přiblížil detaily svého výzkumu Ghosh.
„Naše zjištění nám pomohou lépe pochopit, jak interakce mezi helikázami a G4 strukturami ovlivňují jemné ladění genové exprese. To může otevřít nové cesty pro vývoj terapeutických strategií zaměřených na tyto struktury DNA,“ uzavřel Ghosh.
CEITEC je špička ve studiu nukleových kyselin
Anirban Ghosh si vybral CEITEC MU, protože považuje Masarykovu univerzitu za jedno z předních center výzkumu nukleových kyselin. Oceňuje na institutu nejen mezinárodní spolupráci a interdisciplinární prostředí na pomezí chemie a biologie, ale i renomé svého výzkumného týmu a dostupnost nejmodernějších laboratoří a infrastruktury.