Περισσότερο από το ένα τρίτο των πρωτεϊνών του κυττάρου εξάγονται από το κυτταρόπλασμα, όπου συντίθενται, μέσω κυτταρικών μεμβρανών ή καταλήγουν μέσα σ' αυτές. Η έκκριση πρωτεϊνών αποτελεί βασική κυτταρική διαδικασία και πάνω από δύο τρίτα των φαρμάκων στοχεύουν σε πρωτεΐνες της πλασματικής μεμβράνης. Πώς βρίσκουν οι εκκριτικές πρωτεΐνες το δρόμο προς τους τελικούς προορισμούς τους; Για να κατανοήσουμε αυτή τη διαδικασία θα χρησιμοποιήσουμε κύτταρα E.coli ως πρότυπο σύστημα. Ένα από τα ισχυρά στοιχεία του συστήματος αυτού είναι ότι η αντίδραση έχει πλήρως ανασυσταθεί in vitro χρησιμοποιώντας απομονωμένες πρωτείνες και έχει διαχωριστεί βιοχημικά σε διακριτά στάδια. Αυτό επιτρέπει το συνδυασμό των in vivo και in vitro προσεγγίσεων και πειράματα δομικής βιολογίας / βιοφυσικής που θα μας επιτρέψει να αποκρυπτογραφήσουμε τον ακριβή μοριακό μηχανισμό. Για να εξασφαλιστεί η πιστότητα της διαδικασίας οι εκκριτικές πρωτεΐνες φέρουν συνήθως στο Ν-τελικό άκρο τους ακολουθίες-σήματα. Τα πεπτίδια-σήματα συνήθως έχουν ~20-30 κατάλοιπα, έχουν μερικά αμινοτελικό θετικά φορτία, που ακολουθούνται από ένα υδρόφοβο ελικοειδή πυρήνα 8-12 καταλοίπων και σε μία καρβοξυτελική περιοχή που καταλήγει σε περιοχή κοπής πεπτιδάσης αλλά δεν έχουν διατηρημένη ακολουθία.

Σε μετα-μεταγραφική μετατόπιση, οι προπρωτείνες πρώτα σύντίθενται σχεδόν πλήρως και στη συνέχεια στοχεύονται. Αυτό γενικά πιστεύεται ότι περιλαμβάνουν μοριακές συνοδούς-όπως παράγοντες, όπως ο TF, η SecB και η SecA. Πρόσφατα δείξαμε ότι τα πεπτίδια-σήματα δεν είναι καν απαραίτητα για τη στόχευση στη SecA. Αντ 'αυτού, η ώριμη περιοχή της προπρωτεΐνης είναι αναγκαία και επαρκής για τη στόχευση στη μεταθετάση με υψηλή συγγένεια. Αυτό απέδειξε ότι το ώριμο μέρος της προπρωτεΐνης, περιέχει σήματα-στόχευσης για τη SecA. Τα σήματα αυτά εκτίθενται μόνο σε μη αναδιπλωμένες εκκριτικές πρωτεΐνες. Τους παρομοιάζουμε με ένα "μη-εγγενή κώδικα" που πρέπει να ανγνωριστεί. Δεδομένου ότι οι εκατοντάδες των πρωτεϊνικών ακολουθιών που εκκρίνονται δεν έχουν καμία ομοιότητα ακολουθίας, ο μη-εγγενής κώδικας αναμένεται να είναι πιο περίπλοκη από γραμμικά τμήματα συντηρημένων αμινοξέων. TF, SecB, SecA ή άλλοι παράγοντες μπορούν να κάνουν αυτή την αποκωδικοποίηση. 

Στόχοι Έρευνας: Το Nonaco στοχεύει να διευρύνει την κατανόηση μας στόχευση και έκκριση πρωτεϊνών. Θα επικεντρωθούμε στα νέα, μη χαρακτηρισμένα σήματα στόχευσης και έκκρισης σήματα που βρίσκονται στα ώριμα τμήματα της προπρωτείνης, στο πώς συνεργάζονται με πεπτίδια-σήματα και στην εξακρίβωση του παγκόσμιου δίκτυου των διαπρωτεινικών αλληλεπιδράσεων που αποφασίζουν τη δρομολόγηση των προπρωτεινών από το ριβόσωμα στη μεμβράνη. Στόχος μας είναι να καταλάβουμε: 

α. Τι είναι ο «μη-εγγενής κώδικας" στις προπρωτεΐνες.

β. Πώς το κύτταρο αποκωδικοποιεί το "μη εγγενή κώδικα?


Καινοτομία και αιτιολόγηση:

Έκκριση πρωτεϊνών: η μοριακή βάση με την οποία αποφασίζεται το πώς μια προπρωτεΐνης θα ταξιδέψει από το ριβόσωμα με την χρήση της μεμβράνης και την μη-εγγενή κώδικα είναι όλα άγνωστα, όπως είναι η σχέση τους με τα σήματα στις κυτταροπλασματικές πρωτεΐνες. Μια συστημική προσέγγιση σε επίπεδο στόχευσης για τις απαιτήσεις του συνόλου του εκκριτκού πρωτεινώματος προτείνεται εδώ για πρώτη φορά. Το Nonaco χρησιμοποιεί για πρώτη φορά στη μελέτη της έκκρισης πρωτεϊνών μια μοναδική σειρά από εργαλεία φασματομετρίας μάζας (HDX-MS, IM-MS, υψηλής ανάλυσης Orbitrap-MS, εγγενή φασματομετρία μάζας με ESI-Q-TOF) σε συνδυασμό με την υδροδυναμική/βιοφυσική ανάλυση της πρωτεϊνικής δομής, τη διαμόρφωαη και τον ολιγομερισμό, την πρωτεϊνωματική και τη βιοχημεία.


Γενικός αντίκτυπος και όφελος για την κοινωνία: 

Το Nonaco αποτελεί βασικό ερευνητικό πρόγραμμα που στοχεύει να διευκρινίσει έναν θεμελιώδη βιολογικό μηχανισμό. Ένα βασικό πλεονέκτημα που προσφέρει στους Έλληνες επιστήμονες είναι η εισαγωγή τεχνολογιών αιχμής σε πρωτεΐνες. Αυτό ενισχύει τη διεθνή ανταγωνιστικότητα του ΙΜΒΒ. Επιπλέον, αρκετές βιοϊατρικές και βιοτεχνολογικές εφαρμογές θα επωφεληθούν άμεσα: α. καλύτερη κατανόηση των ασθενειών που προκαλούνται από ελαττωματικά πεπτίδια-σήματα β. παραγωγή βιοφαρμακευτικών γ. Καλύτερη κατνόηση ασθένειών κακής αναδίπλωσης όπως το Αλτσχάιμερ, δ. Αντι-έκκριτικά αντιβιοτικά.



Protein folding (credit)