Raziskovalci Instituta Jožef Stefan in Centra odličnosti za integrirane pristope v kemiji in biologiji proteinov (CIPKeBiP) Dušan Turk, Ajda Taler-Verčič in Miha Renko so v sodelovanju z raziskovalci iz Cambridgea, Berlina in Bristola prvič s pomočjo krioelektronske mikroskopije v celotni dolžini predstavili strukturo tiroglobulina, proteina, iz katerega nastanejo ščitnični hormoni.
Raziskovalci po navedbah IJS pričakujejo, “da bo objavljeno delo pomembno prispevalo k razumevanju delovanja ščitnice in bo zato postalo del učbenikov biokemije in endokrinologije. Nadalje pa bo pomagalo razložiti, zakaj in kako pride do težav pri delovanju ščitnice, in jih tako še učinkoviteje zdraviti in nadzirati.”
Izsledke študije je objavila mednarodna znanstvena revija Nature v članku z naslovom Struktura človeškega tiroglobulina, nahaja se na spletnem naslovu https://www.nature.com/articles/s41586-020-1995-4?proof=trueMay.
Tiroglobulin je protein, iz katerega v ščitnici nastajata hormona T3 in T4, ki uravnavata porabo energije v naših celicah. Hormona in tiroglobulin so edine molekule v našem organizmu, ki vsebujejo jod, zato je jod ključni element in nujno potreben za razvoj in pravilno delovanje organizma. Vloga tiroglobulina v ščitnici pa ni le nastanek hormonov, temveč tudi shranjevanje joda za obdobja, ko ga s prehrano ne vnesemo dovolj.
Delovanje ščitnice je dobro raziskano, kar stroki omogoča dobro nadziranje s ščitnico povezanih težav. Do danes pa je bilo neznano, kako hormoni v ščitnici dejansko nastanejo.
Človeški tiroglobulin je velikanska molekula, ki jo sestavljata dve verigi iz 2768 aminokislin oziroma skupno 5536 aminokislin. Struktura tiroglobulina, določena s krioelektronsko mikroskopijo, je razkrila, da ima ta molekula le sedem mest, na katerih nastanejo hormoni. Vsaka molekula hormona nastane iz dveh aminokislin, imenovanih tirozin. Nastale hormone z razgradnjo tiroglobulina izluščijo encimi, proteaze, ki ga razgradijo na osnovne gradnike – aminokisline.
Novo odkrita struktura tiroglobulina je po navedbah IJS plod skoraj dveh desetletij prizadevanj in revolucije v krioelektronski mikroskopiji. Pomemben korak pa je bila tudi priprava proteinskega vzorca iz sintetskega genetskega zapisa v sesalskih celičnih kulturah.
Iz 3D-strukture so raziskovalci lahko prepoznali aminokislinske preostanke tirozina, ki tvorijo hormone, z mutiranjem preostankov pa so njihovo vlogo lahko tudi dokazali. Reaktivna mesta tirozinskih preostankov so uspešno prenesli tudi na bakterijski protein in s tem pokazali, da je umestitev sinteze hormonov T3 in T4 v ščitnico bistvena za uravnavanje in izvajanje sinteze hormonov in ne sama molekula tiroglobulina in udeleženih encimov.
