మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లను మానవ, జంతు మరియు బ్యాక్టీరియా కణాల “షేప్ షిఫ్టర్లు” గా భావించవచ్చు. రెండు వేర్వేరు ఆకారాల మధ్య తీవ్రంగా మారే వారి సామర్థ్యం మారుతున్న వాతావరణాలకు అనుగుణంగా మరియు విభిన్న విధులను నిర్వహించడానికి వీలు కల్పిస్తుంది.
జీవులలో వాటి ఉపయోగం ఉన్నప్పటికీ మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు ఎలా మారుతాయో తెలియదు. ఈ రహస్యాన్ని పరిష్కరించడంలో సహాయపడటానికి, పత్రిక యొక్క “పెర్స్పెక్టివ్స్” విభాగంలో కొత్త కాగితం ప్రొసీడింగ్స్ ఆఫ్ ది నేషనల్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ .
ఓర్బన్ మరియు అతని సహ రచయిత ఆండీ లివాంగ్, కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో కెమిస్ట్రీ మరియు బయోకెమిస్ట్రీ ప్రొఫెసర్, మెర్సిడ్, అనేక మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు “అంతర్లీన ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం” కలిగి ఉన్నాయని సూచిస్తున్నాయి. ధృవీకరించబడితే, దీని అర్థం ఉష్ణోగ్రత – మరియు ముఖ్యంగా చల్లని ఉష్ణోగ్రత – మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లలో షేప్‌షిఫ్టింగ్‌ను సెట్ చేయడంలో ప్రాథమిక పాత్ర పోషిస్తుంది.
అంతిమంగా, మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లపై మంచి అవగాహన బయోమెడికల్ పరిశోధన మరియు ప్రాణాలను రక్షించే .షధాల అభివృద్ధిని పెంచుతుంది.
“స్విచ్ చేయగల మరియు ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఫంక్షన్లను కలిగి ఉన్న ప్రోటీన్లను రూపొందించడం సాధ్యమవుతుంది” అని ఓర్బన్ చెప్పారు. “అవి క్యాన్సర్ కణంలోకి వెళ్లి ఒక రాష్ట్రంగా నటించే స్టీల్త్ ప్రోటీన్లు కావచ్చు, కానీ కొన్ని పర్యావరణ పరిస్థితులలో కణాన్ని చంపగల స్థితికి మారుతుంది, ఉదాహరణకు.”
ఆమ్లత్వం లేదా ఆక్సీకరణలో మార్పులు వంటి వివిధ పర్యావరణ “ట్రిగ్గర్‌లకు” ప్రతిస్పందనగా మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు ఆకారాన్ని మారుస్తాయి – కాని ఓర్బన్ మరియు లివాంగ్ సిద్ధాంతం దీనిని ఒక అడుగు ముందుకు వేస్తుంది. మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు తీసుకోగల వివిధ ఆకృతుల మధ్య సమతుల్యత లేదా సమతుల్యత ఎందుకు ఉందో వివరించడానికి వారి పరిశోధన ప్రయత్నిస్తుంది.
“రెండు రాష్ట్రాల మధ్య సమతుల్యత ఉంటే తప్ప మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు ఆకృతి చేయలేవు మరియు మా పరికల్పన ఏమిటంటే, ఆ సమతుల్యతకు అంతర్లీన కారణం ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది” అని ఓర్బన్ చెప్పారు. “ఇది ఒక విధమైన సార్వత్రిక విధానం కావచ్చునని మేము భావిస్తున్నాము.”
ఈ పరికల్పన 2023 లో సహ రచయితగా ఉన్న మునుపటి అధ్యయనం ద్వారా ప్రేరణ పొందిందని ఓర్బన్ చెప్పారు. 5 మరియు 30 డిగ్రీల సెల్సియస్ మధ్య “సాపేక్షంగా ఇరుకైన” పరిధిలో పరిశోధకులు ఉష్ణోగ్రతని సర్దుబాటు చేసినప్పుడు, ఇంజనీరింగ్ మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్ మడతపెట్టిన రాష్ట్రాల మధ్య ముందుకు వెనుకకు మారిందని ఆ కాగితం వెల్లడించింది.
“సహజంగా సంభవించే మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్ల యొక్క మరికొన్ని ఉదాహరణలు ఇప్పుడు ఉన్నాయి, అయితే ఇది రూపకల్పన చేసిన ప్రోటీన్ యొక్క మొదటి ఉదాహరణ, ఇది ఉష్ణోగ్రతను మాత్రమే ఉపయోగించి రివర్స్‌గా మారుతుంది” అని ఓర్బన్ చెప్పారు. “ఆండీ మరియు నేను మరింత మాట్లాడటం మొదలుపెట్టాము మరియు ఇతర మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు అదే నమూనాను అనుసరించాయా అని ఆలోచిస్తున్నాము.”
వారి కొత్తగా Pnas పేపర్, ఓర్బన్ మరియు లివాంగ్ 26 జతల మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లను సర్వే చేసింది, ఇవి ఇంతకు ముందు అధ్యయనం చేయబడ్డాయి, అయినప్పటికీ ఈ ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం సిద్ధాంతంతో ఎప్పుడూ. ప్రత్యేకంగా, పరిశోధకులు హైడ్రోఫోబిక్ పరిచయాలలో తేడాలను విశ్లేషించారు-నీటి-తిరిగే మండలాలు నిర్మాణాలను కలిసి ఉంచడానికి సహాయపడతాయి-ఒక ప్రోటీన్ స్థితి నుండి మరొకటి వరకు.
ప్రయోగాత్మక డేటా అందుబాటులో ఉన్న చోట, పరిశోధకులు దాదాపు ప్రతి ప్రోటీన్ జంటలో హైడ్రోఫోబిక్ పరిచయాలలో గణనీయమైన తేడాలు ఉన్నాయని మరియు ఈ తేడాలు ఉష్ణోగ్రత-ఆధారిత మార్పులతో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉన్నాయని కనుగొన్నారు. తక్కువ ఉష్ణోగ్రత స్థితులు తక్కువ హైడ్రోఫోబిక్ పరిచయాలతో సంబంధం కలిగి ఉన్నాయి, దీని ఫలితంగా మరింత సరళమైన స్థితి, ఇది షేప్‌షిఫ్టింగ్‌కు అనుకూలంగా ఉంటుంది.
ఇప్పటివరకు వెలికితీసిన సాక్ష్యాలు షేప్ షిఫ్టింగ్ ప్రోటీన్లలో ఉష్ణోగ్రత పాత్రపై వారి సిద్ధాంతాన్ని బ్యాకప్ చేస్తున్నట్లు అనిపిస్తుంది.
“ఇది పని పరికల్పన, కానీ ఇప్పటివరకు దీనికి మద్దతు ఉంది” అని ఓర్బన్ చెప్పారు. “ఇది చాలా ధైర్యమైన ఆలోచన అని మేము భావించినందున మేము ఆశ్చర్యపోయాము.”
ముందుకు వెళుతున్నప్పుడు, ఈ పరిశోధన మరింత మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్ల కోసం అన్వేషణకు వర్తించవచ్చు, ఇవి గుర్తించడం కష్టం. గ్లోబల్ ప్రోటీన్ డేటా బ్యాంక్‌లో సుమారు 200,000 తెలిసిన మోనోమార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు ఉన్నాయి – ఒకే, స్థిరమైన నిర్మాణం ఉన్నవి – కాని 100 కంటే తక్కువ మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లు. ఉష్ణోగ్రతను ట్రిగ్గర్‌గా ఉపయోగించడం ద్వారా, మోనోమార్ఫిక్ అని నమ్ముతున్న కొన్ని ప్రోటీన్లు రూపాంతరం చెందుతాయని ఓర్బన్ అభిప్రాయపడ్డారు, వాటి నిజమైన స్వభావాన్ని మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లుగా వెల్లడిస్తుంది.
షేప్‌షిఫ్టింగ్ ప్రోటీన్లను ప్రేరేపించే అంతర్లీన యంత్రాంగాల గురించి ప్రశ్నలకు సమాధానం ఇవ్వడం ఓర్బన్ యొక్క ప్రధాన ప్రేరణ అయితే, అతను భవిష్యత్ అనువర్తనాల గురించి కూడా ఆశాజనకంగా ఉన్నాడు.
“మా ఆసక్తి ఇప్పటివరకు చాలా ప్రాథమికమైనది, కాని మేము బయోటెక్నాలజీ అనువర్తనాల గురించి మాట్లాడుతాము మరియు ఇది ఆకాశంలో పై అని నేను అనుకోను” అని ఓర్బన్ చెప్పారు. “చాలా దూరం లేని భవిష్యత్తులో మేము మెటామార్ఫిక్ ప్రోటీన్లను మరింత విశ్వసనీయంగా అంచనా వేస్తూ, వాటిని రూపకల్పన చేసి, వాటిని మా కోసం పని చేయడానికి ఉంచడం పూర్తిగా సాధ్యమేనని నేను భావిస్తున్నాను.”
