Sára Mária Majerníková je študentkou tretieho ročníka na Gymnáziu, Poštová 9 v Košiciach. Vo voľnom čase má rôznorodé záujmy, medzi ktoré patrí bicyklovanie a plávanie. Prezradila nám, že rada relaxuje pri čítaní kníh, pretože vďaka nim môže uniknúť do sveta fantázie, ktorej plnosť na ňu volá nielen zo stránok fantasy a sci-fi, ale aj populárno-náučnej literatúry. Popritom rada počúva hudbu, konkrétne rock, metal, pop… Priznala, že zatiaľ nevie, čo presne by rada robila v budúcnosti. Určite však vie, že by chcela objavovať nevšedný mikrokozmos a prepojiť ho s bežným makrosvetom okolo nás a v nás, keďže najťažšie sa objavujú záhady, o ktorých ani netušíme. Sára sa stala jednou z víťazov aktuálneho Festivalu vedy a techniky, ktorý každoročne organizuje AMAVET, Asociácia pre mládež, vedu a techniku. Zároveň bude Slovensko reprezentovať v medzinárodnej súťaži. Oslovili sme ju na rozhovor.
M. HUCÁKOVÁ: Sára, Tvoja téma znie pomerne komplikovane – Ideálna teplota eliminovania inklúznych teliesok s maximálnym ziskom proteínu AsLOV2. O čo v projekte ide?
S. M. MAJERNÍKOVÁ: Cieľom práce bolo overiť hypotézu, že rôzna teplota prostredia môže rozdielne vplývať na tvorbu inklúznych teliesok počas indukovanej expresie proteínu AsLOV2. Vzhľadom na to, že to bola pre mňa trochu záhada, rozhodla som sa o tom niečo zistiť a čím viac som si o tom prečítala, tým viac ma to pohlcovalo a túžila som o tom vedieť viac.
Ide v podstate o zložitý popis jednoduchého procesu, ktorý hovorí o tom, že rôzna teplota rôzne ovplyvní štruktúru proteínu s čo najmenším „odpadom“; teda, „za málo peňazí, čo najviac a najkvalitnejšej muziky“. Dostala som sa k nej prostredníctvom Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, konkrétne Katedry biofyziky.
M. H.: O aký proteín ide a čo spôsobuje v organizme?
S. M. MAJERNÍKOVÁ: LOV2 doména (The Light Oxygen or Voltage Domain) sa prirodzene nachádza
v ovse siatom. Obsahuje 174 aminokyselín. Proteín má neónovo-žlté sfarbenie, vďaka flavínu-mononukleotidu a v tme fosforeskuje do zelena. Proteínové jadro je tvorené Ja-helixom s príslušnými aminokyselinami, pričom špecifické stočenie je spôsobené prítomnosťou aminokyseliny nazývanou metionín. Pri ožiarení modrým svetlom dochádza najprv k vytvoreniu kovalentnej väzby a následne k rozbaleniu Ja-helixu. Vďaka tejto vlastnosti je možné naviazať, importovať a nakoniec uvoľniť akékoľvek proteíny v cieľovej bunke. V tme sa vracia do pôvodného stavu a tento proces sa môže nekonečne veľakrát opakovať. Výskum budúcnosti smeruje k využitiu exogénnej bielkoviny vo farmakológii s cieľom vyhľadávania a ničenia patologických buniek v organizme – niečo ako cielený zámok a kľúč, ale aj v optogenetike pri „čistení“ génových informácií – zdokonaľovanie sveta.
M. H.: Čo sú inklúzne telieska a akú úlohu hrajú v Tvojom výskume?
S. M. MAJERNÍKOVÁ: Inklúzne telieska sú nerozpustné zhluky proteínov, zväčša biologicky neaktívne. Vznikajú, ak je produkcia proteínu prirýchla, alebo dochádza k nesprávnemu zbaleniu proteínu v bunke. Keďže sú ťažké a rýchlo klesajú na „dno“, veľmi jednoducho purifikujú pomocou centrifugácie. Ich výhoda spočíva vo vysokom obsahu čistého proteínu a tiež ochrany bunky pred proteolytickým štiepením pomocou enzýmov, ktoré degradujú (rozkladajú) proteíny. Na druhej strane majú aj negatívny dopad na fyziológiu bunky, pretože zmenou štruktúry čistých proteínov menia jej vlastnosti. Zmena ich farby je len viac-menej estetická stránka, ako napríklad vlasy teenagerov.
V našej práci sme sa ich snažili čo najviac eliminovať, konkrétne meniacou sa teplotou prostredia, pretože je to najľahšie ovplyvňujúci faktor, na ktorý môžeme cielene vplývať. Elimináciou týchto zhlukov sme boli schopní pozorovať, skúmať, študovať, poznávať náš proteín – AsLOV2.
M. H.: Na čo si prišla?
S. M. MAJERNÍKOVÁ: Vypočítali sme počet získaných buniek pri skúmaných teplotách (19 °C, 25 °C, 31 °C, 37 °C) pomocou parametra optickej denzity v počte *109/1ml (2,16, 2,56, 3,76 a 4,48). Najmenej inklúznych teliesok bolo pri 19 °C a 25 °C, avšak len pri 25 °C bolo popri najmenšom počte inklúznych teliesok aj najviac čistého proteínu AsLOV2. Z toho vyplýva, že so stúpajúcou teplotou prostredia stúpa aj produkcia inklúznych teliesok, a preto je zisk čistého proteínu menší.
M. H.: Čo teraz s týmito zisteniami môžeš urobiť?
S. M. MAJERNÍKOVÁ: LOV proteíny sú dôležité vo výskume a pochopení rastlín a vďaka svojim vlastnostiam majú vynikajúce predpoklady využitia v biomedicíne ako optogenetické nástroje. Používajú sa zatiaľ len experimentálne v génovom inžinierstve, avšak do budúcna je predpoklad aplikácie nielen na úrovni jednobunkových organizmov, ale aj v medicíne, napríklad v imunoterapii, alebo onkológii. Môžeme ich využiť na kontrolu bunkových dejov pomocou svetla, napr. na aktiváciu, a/alebo inhibíciu rôznych genetických signálov, ktoré sa spustia konkrétnymi naprogramovanými senzorickými vstupmi s vopred naplánovanými automatizovanými výstupmi.
Zhovárala sa: Monika Hucáková pre portál Veda na dosah
Fotografie poskytla: Sára Mária Majerníková
Uverejnila: VČ