Det som får en persons eller någon annan organisms kropp att fungera kan för det mesta sammanfattas i ett ord:proteiner.
Dessa stora molekyler utför nästan alla processer i levande organismer, inklusive att flytta andra molekyler från en plats till en annan, replikera DNA, förmedla genetisk information från gener till celler, kontrollera immunsvaret, driver ämnesomsättningen och bygger muskler. Alla proteinmolekyler är inte skapade lika, fastän, och vissa är bättre förstådda än andra.
Nu, ett team av vetenskapsmän ledda av en biolog från Johns Hopkins University har knäckt en viktig del av mysteriet kring proteiner som dök upp som en distinkt typ för mindre än 30 år sedan. Fyndet rapporteras i online-tidningen eLife kan så småningom leda till behandlingar för sjukdomar som sträcker sig från cancer till neurologiska störningar.
Vincent Hilser, professor och ordförande för Johns Hopkins Department of Biology, sa att det inte är möjligt att säga när denna nya forskning kommer att leda till förbättrade behandlingar, "men det som är klart är att förstå hur dessa saker fungerar är ett kritiskt steg mot det."
Dessa så kallade "inneboende störda proteiner" ser inte ut som den mer välbekanta typen, men de utgör cirka 40 procent av alla proteiner. Kanske viktigare, de utgör majoriteten av proteinerna som är involverade i processen som kallas "transkription". Det är så instruktionerna i genetisk kod förmedlas till celler och i slutändan kroppsvävnader.
Det är inte klart exakt hur fel i transkription påverkar människors hälsa, men det är känt att dessa fel är involverade i de flesta cancerformer, sa Hilser.
"Det kommer förmodligen att vara så att för att förstå många, om inte de flesta, cancer, du måste förstå oordning, " han sa, betyder störda proteiner.
Fram till början av 1990-talet, forskare kände bara till "strukturerade" proteiner, existerar som unika former som reagerar när en regulatormolekyl binder till dem, ändra sin form och kontrollera sin funktion. Dessa proteinmolekyler har jämförts med origamiskapelser vikta till en viss form.
Allt som dök upp i experiment som inte passade den profilen avfärdades ofta som något problem med experimentet, eller en anomal form som inte var biologiskt signifikant.
Dessa extremvärden har sedan dess erkänts som en legitim form av protein, även om den fått ett något nedsättande namn. De fälls inte ihop, de antar inte någon unik form alls förutom strängar av "spaghetti, " som Hilser uttrycker det. Därav "störningen" i namnet, i motsats till "strukturerade" proteiner - och en del av mysteriet.
Om strukturen är kännetecknet för den reglerande molekylen som gör sitt arbete - bestämmer proteinaktivitet och funktion - vad ska man då göra av proteiner som inte gör det? Vad styr aktiviteterna hos dessa formlösa trådar?
Forskarna, nio från Johns Hopkins och en från University of Houston, gav sig i kast med att svara på frågan. De valde för sin studie ett oordnat protein taget från mänskliga celler som kallas glukokortikoidreceptor, som reglerar gener som styr, bland andra funktioner, metabolism och immunförsvar.
Genom att manipulera segment av proteinet i labbet, de kunde visa hur en del verkar på en annan, och att det oordnade proteinet skapar versioner av sig självt för att agera nästan i stället för regulatormolekyler som styr dess aktivitet. Det oordnade proteinet använder en aktiverings-repressionsdynamik mellan sektioner inom den oordnade kedjan för att reglera sina egna aktiviteter och andra proteiners aktiviteter.
"Vårt arbete avslöjade språket för hur dessa spagettibitar kommunicerar, " sa Hilser. "Vi visade att de där spagettibitarna interagerar med varandra ungefär som att locka och stöta bort magneter, skapa ett slags dragkamp, ' och att kroppen kan göra olika versioner av proteinet för att ställa in vilken del som vinner dragkampen."
Återstår att förklara, han sa, är hur interaktionerna mellan dessa proteiner och undersektionerna sker och hur allt detta i slutändan kan användas för att behandla störningar som uppstår när det går snett med dessa molekyler som är centrala för nästan all livsfunktion.
