Enzymy proteolityczne (proteazy) kontrolują praktycznie wszystkie ścieżki metaboliczne w organizmach żywych. Zaburzenie ich działania prowadzi do rozwoju wielu chorób cywilizacyjnych, w tym nowotworów, cukrzycy, chorób neurodegeneracyjnych czy utraty odporności przed patogenami.

W ostatnich latach udało się odpowiedzieć na wiele ważnych pytań dotyczących zaangażowania proteaz w rozwój poszczególnych chorób przy zastosowaniu markerów chemicznych (z ang. Activity-Based Probes).

Zaletą stosowania takich markerów jest ich zdolność do obrazowania wyłącznie aktywnych enzymów, czyli takich, które biorą czynny udział w danym procesie biologicznym. Niemniej nadal jednym z największych wyzwań jest stworzenie markerów oddziałujących selektywnie z jednym enzymem, a także możliwość obrazowania kilku enzymów w jednym miejscu w tym samym czasie.

Te właśnie problemy w dużej mierze udało się rozwiązać naukowcom z Politechniki Wrocławskiej we współpracy z badaczami z Kalifornii (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, USA). Zaprojektowali oraz zsyntetyzowali oni markery chemiczne o bardzo wysokiej specyficzności.

Układ, który badacze nazwali - „A toolbox of fluorescent probes” - wykorzystano do obrazowania aktywności proteaz serynowych w neutrofilach - enzymach niezwykle ważnych w obronie organizmu gospodarza przed patogenami, ale także zaangażowanych w rozwój nowotworów (przede wszystkim raka płuc).

Przy wykorzystaniu metod obrazowania (mikroskopem fluorescencyjnym oraz cytometrii przepływowej) udało się wykazać, iż możliwe jest równoległe monitorowanie neutrofilowych enzymów w tym samym czasie, pomimo ich różnej aktywności oraz stężenia w neutrofilach. Co więcej, przy użyciu powyższych markerów po raz pierwszy zaobserwowano nierównomierną dystrybucję proteaz serynowych w pierwszorzędowych granulkach neutrofilii (azurofilach).

Takie wzajemne wykluczanie się pomiędzy sobą proteaz serynowych w neutrofilach nigdy wcześniej nie zostało zaobserwowane, co sugeruje istnienie nieznanego mechanizmu dystrybucji tych enzymów do granuli. Ta obserwacja może mieć duże znaczenie biologiczne. Badania te są kontynuowane.

Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie JACS. Wiodącym autorem całego projektu jest dr inż. Paulina Kasperkiewicz, która prowadziła badania w grupie prof. Marcina Drąga oraz w ramach stażu podoktorskiego w grupie prof. Guya S. Salvesena. O badaniach poinformowano na stronie Fundacji na rzecz Nauki Polskiej (Kasperkiewicz i Drąg są laureatami programów FNP).