Onlangse multidissiplinêre navorsing wat deur prof Albie van Dijk van die Noordwes-Universiteit (NWU) in samewerking met navorsers van ander nasionale en internasionale instellings gedoen is, herinner ’n mens aan die oplos van ’n raaisel – ’n 16 jaar oue een om spesifiek te wees.
Prof Albie, ’n veteraan in molekulêre biologie, waarvan proteïennavorsing ’n integrale deel is, sê die span het gepoog om die werklike struktuur van die glisien-N-asieltransferase-ensiem (bGLYAT-ensiem) wat by beeste voorkom, te bepaal. Dit is ’n tipe proteïen wat betrokke is by detoksifikasie en metaboliese siektes waaroor die NWU se Sentrum vir Menslike Metabolomika reeds die afgelope 16 jaar navorsing doen.
Die onlangse samewerkende navorsingsprojek met die Universiteit van die Vrystaat (UVS) het hulle nader gebring daaraan om die raaisel op te los, en het ook gelei tot die eer dat hulle navorsingsbevindings in die gesogte internasionale publikasie Science gepubliseer is.
Maar waarom is hierdie navorsing betekenisvol?
Prof Albie verduidelik dat die belangrikheid daarvan om die eerste struktuur van ’n GLYAT-ensiem vas te stel daarin lê dat ’n mens moet verstaan hoe die proteïen funksioneer. “Om die normale driedimensionele struktuur van die ensiem te bepaal en dan die veranderings te identifiseer wat sy vorm of funksie beïnvloed, help ons om haarfyn vas te stel waarom sekere metaboliese probleme ontstaan. Dit help ons ook om genetiese variasies in die proteïene te identifiseer wat bottelnekke en ’n uitkringeffek kan veroorsaak in die metaboliese pad waarin die ensiem sy werk by diere en mense verrig.”
Waarom proteïene kragtig is
Elke sel in die menslike liggaam bevat talle proteïene wat vir groei en ontwikkeling noodsaaklik is. Verskeie verskillende proteïene speel ’n belangrike rol in die instandhouding van gesondheid, en wissel van dié wat boodskappers is, soos hormone, en dié wat die tempo reguleer waarteen chemiese reaksies plaasvind.
Om die ingewikkelde werking van proteïene te verstaan deur hulle struktuur vas te stel, bied aan wetenskaplikes en navorsers geleentheid om te leer hoe om hierdie proteïene te beïnvloed, wysig of beheer, en om dan oplossings te vind vir dreigende menslike probleme wat erge moegheid insluit, en om redes vas te stel waarom mense ophou groei. Die akkurate voorspelling van proteïenstrukture, wat belangrik is vir die ontwikkeling van medisyne, behandeling en entstowwe, en al die interaksies van hierdie strukture, is al jare lank vir wetenskaplikes en navorsers ’n uitdaging.
Die werk van navorsers by die NWU en die UVS help baie om die raaisel van die driedimensionele atoomstruktuur van die bGLYAT-ensiem op te los. Die insluiting van hulle jongste bevindings in die Julie 2021-uitgawe van die internasionaal-gerekende vaktydskrif Science is die bewys hiervan.
Internasionale blootstelling
Die tydskrif het ’n samewerkende referaat gepubliseer wat deur navorsers van die Universiteit van Washington (VSA) gelei is, met bydraes van navorsers van onder andere instellings soos die universiteite van Harvard en Stanford en die Universiteit van Cambridge (VK). Die publikasie noem die ontwikkeling van sagteware wat diepleer-kunsmatige intelligensie (KI) gebruik om proteïenstrukture en hulle interaksie akkuraat te voorspel. Van die data wat gebruik is om die sagtewareprogram te toets en te valideer, het uit die werk van dr Ana Ebrecht, prof Albie se postdoktorale genoot, en prof Dirk Opperman van die UVS voortgespruit.
Hoe die suksesverhaal begin het
Prof Albie sê dit is ’n groot eer dat die navorsingsbevindings in Science gedeel is. “Dit is ’n skitterende voorbeeld van multidissiplinêre, multinasionale navorsing wat die uitdrukking van rekombinante proteïene en kundighedid in ensiemologie uit Suid-Afrika insluit, asook die uitstekende strukturele data wat van die synchroton (elektronversneller) in Oxford afkomstig is, en die VK en VSA se rekenaarsagtewareprogramme wat gebruik is om die struktuur te bepaal.”
Die samewerking het begin toe Ana by die samewerkende rekenaarprojek nommer 4 (Collaborative Computational Project number 4, CCP4) se kristallografiese skool oor proteïenkristallografie van 22 Februarie tot 5 Maart hierdie jaar ’n aanbieding oor die bGLYAT-projek gedoen het. “Talle van die dosente was in die navorsing geïnteresseerd, en prof Randy Read, ’n dosent van die Universiteit van Cambridge, het my ná die tyd genader en aangebied dat ons die sagteware RoseTTAFold, wat onlangs ontwikkel is, kan gebruik om ons struktuur op te los indien hulle dan ons data kan gebruik om hulle program te valideer.”
Die navorsing word deur die Global Challenges Research Fund Synchroton Techniques for African Research and Technology (GCRF-START) van die Verenigde Koninkryk se Science and Technology Facilities Council (STFC) befonds. Om meer oor die GCRF-START uit te vind, besoek https://start-project.org/home/about.
Prof Albie sê dat hulle nou rasioneel begin kyk na die opgeloste struktuur om ’n model van ’n menslike GLYAT te kry en om toepassings te ontwikkel wat die gehalte van lewe van mense met sekere gesondheidstoestande kan verbeter. “Ons is opgewonde oor die navorsingsmoontlikhede wat uit hierdie werk sal voortspruit en hoop dat dit die begin is van nog plaaslike en internasionale samewerkings.”
Om die navorsingsreferaat te lees soos dit in Science verskyn het, besoek: https://science.sciencemag.org/content/early/2021/07/19/science.abj8754
Die kernspan van navorsers en medewerkers wat bygedra het tot die studie wat in Science gepubliseer is, is prof Albie van Dijk, prof Dirk Opperman en dr Ana Ebrecht.
