«Πως ο κώδικας μετατρέπεται σε ζωή;» Η νομπελίστρια Χημείας Δρ. Άντα Γιονάτ ξετύλιξε τα μυστικά της αποκαλυπτικής της έρευνας σε Έλληνες συνεργάτες της από το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος»

 

Το ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» επισκέφθηκε σήμερα η Ισραηλινή χημικός-κρυσταλλογράφος Άντα Γιονάτ, που το 2009 έλαβε το Νομπέλ Χημείας μαζί με τους Βενκατραμάν Ραμακρισάν από την Μεγάλη Βρετανία και Τόμας Στάιτζ από τις ΗΠΑ για την αποκρυπτογράφηση της δομής και της λειτουργίας των ριβοσωμάτων, του εργοστασίου πρωτεϊνών του κυττάρου.
Η Δρ. Γιονάτ, 73ων ετών σήμερα, είναι ερευνήτρια στο Τμήμα Δομικής Βιολογίας του Ινστιτούτου Βάιτσμαν (Weizman Institute) στο Ισραήλ και ιδρυτής του πρώτου εργαστηρίου κρυσταλλογραφίας πρωτεϊνών.
Προσπαθώντας να καταλάβει ένα από τα βασικά συστατικά της ζωής, η Δρ. Γιονάτ αποκρυπτογράφησε τους ακριβείς μηχανισμούς δράσης μερικών από τα πιο συχνά συνταγογραφούμενα αντιβιοτικά. Το ριβόσωμα είναι ο στόχος πολλών αντιβιοτικών και η λύση του μυστηρίου τη δομής του, αποκάλυψε αφενός τον τρόπο που τα σκευάσματα αυτά παραλύουν τα ριβοσώματα εξουδετερώνοντας παθήσεις που οφείλονται σε βακτήρια, και αφετέρου πώς τα βακτήρια αντιστέκονται στα αντιβιοτικά. Τα ευρήματα της έρευνας της Δρ. Γιονάτ έδωσαν ανέλπιστη ώθηση στη φαρμακευτική επιστήμη και άνοιξαν νέους δρόμους για την ανάπτυξη αποτελεσματικότερων σκευασμάτων σε εποχές που η ανθεκτικότητα των βακτηρίων στα αντιβιοτικά αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα στοιχήματα της επιστημονικής κοινότητας.
Κατά την επίσκεψή της στον «Δημόκριτο», η Δρ. Γιονάτ συναντήθηκε με τον αντιπρόεδρο του Κέντρου Δρ. Γεώργιο Σαββίδη, τους Διευθυντές των Ινστιτούτων καθώς και με παλιούς και εν ενεργεία ερευνητές με τους οποίους έχει συνεργαστεί. Η Δρ. Γιονάτ ενημερώθηκε για τις έρευνες του «Δημόκριτου» και έδειξε ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τις καινοτομίες που αναπτύσσονται, όπως για παράδειγμα η χρήση μαγνητικών νανοσωματίδιων για τη στοχευμένη και ελεγχόμενη έκλυση φαρμάκων σε καρκινικούς όγκους, έρευνα που ανοίγει νέους δρόμους στη θεραπεία του καρκίνου.
Με παρούσα στη συνάντηση τη Σύμβουλο της Πρεσβείας του Ισραήλ στην Αθήνα, κ. Τάμμυ Μπεν Χαΐμ, μπήκαν τα θεμέλια μιας Ελληνοϊσραηλινής συνεργασίας με σκοπό την ανταλλαγή όχι μόνο γνώσεων αλλά και ανθρώπινου δυναμικού στους τομείς της έρευνας, της εκπαίδευσης και της τεχνολογίας. Να σημειωθεί ότι η Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας πρόκειται να προχωρήσει άμεσα στη δημοσίευση προκήρυξης Διμερούς Συνεργασίας Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης Ελλάδας – Ισραήλ για την περίοδο 2012-2014.
Πως ξεκίνησαν όλα: Από τον Βόρειο Πόλο ως το Νόμπελ Χημείας
Από το 1970 σκοπός της επιστημονικής έρευνας της Δρ. Άντα Γιονάτ ήταν να ρίξει φως σε μια από τις σημαντικότερες αναπάντητες ερωτήσεις που αφορούν στα ζώντα κύτταρα: τη διαδικασία της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Χωρίς όμως μια ξεκάθαρη εικόνα για τη δομή και τους μηχανισμούς λειτουργίας των ριβοσωμάτων, του εργοστασίου πρωτεϊνών του κυττάρου που μεταφράζει τις οδηγίες που είναι γραμμένες στον γενετικό κώδικα σε πρωτεΐνες, ένα τέτοιο εγχείρημα φαινόταν ανυπέρβλητο. Έτσι ξεκίνησε ένα κυνήγι 25 χρόνων που έφερε την Δρ. Γιονάτ αντιμέτωπη με δύσπιστους συναδέλφους της και την οδήγησε μέχρι τα πρόθυρα της γελοιοποίησης στη διεθνή επιστημονική κοινότητα. «Μου έλεγαν ότι το ριβόσωμα είναι ένα μαύρο κουτί, που ποτέ δεν θα μπω μέσα» θυμάται η Δρ. Γιονάτ.
Σε συνεργασία με ξένα ερευνητικά κέντρα, όπως το Max Planck Institute, η Δρ. Γιονάτ χρησιμοποίησε την τεχνική της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ, για να αποτυπώσει την τρισδιάστατη δομή του ριβοσώματος, να σχεδιάσει δηλαδή τον τοπογραφικό του χάρτη. Για χρόνια οι προσπάθειες απέβησαν άκαρπες. Τα ριβοσώματα τα συναντάμε σε κάθε ζωντανό οργανισμό, από τους μύκητες και τα βακτήρια μέχρι τα θηλαστικά. Αποτελούνται από πρωτεΐνες και αλυσίδες RNA, αλλά επειδή είναι ευέλικτα, ασταθή, ασύμμετρα και έχουν μεγάλο μέγεθος, κάθε προσπάθεια αποκρυπτογράφησής τους φαινόταν ένα ακατόρθωτο εγχείρημα. «Είχα παρομοιάσει αυτό το ταξίδι με την ανάβαση στο Έβερεστ, για να ανακαλύψω αργότερα ότι ένα ψηλότερο Έβερεστ υψώνονταν μπροστά μας» λέει η Δρ. Γιονάτ.
Η λύση στο μυστήριο ήρθε από εκεί που δεν την περίμενε. Από τον Βόρειο Πόλο. Έπεσε στα χέρια της ένα άρθρο που ανέφερε ότι τα ριβοσώματά των πολικών αρκούδων κατά τη διάρκεια της χειμερίας νάρκης ήταν στοιβαγμένα με τακτικό τρόπο ενώ έμεναν για μήνες ανέπαφα και έτοιμα να ξαναλειτουργήσουν. Εκεί ήρθε η έμπνευση. Αν με τη χειμερία νάρκη επιτυγχάνεται η διατήρηση της ριβοσωμικής δραστηριότητας για μεγάλο χρονικό διάστημα, υπό ποιές άλλες αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες μπορούν τα κύτταρα να εμφανίσουν ανάλογη δραστηριότητα;
Η Δρ. Γιονάτ και οι συνεργάτες της έψαξαν για κύτταρα οργανισμών που ζουν σε ζεστές πηγές, ραδιενεργά απόβλητα ακόμα και στη Νεκρά Θάλασσα. Σύντομα ανακάλυψαν ότι τα ριβοσώματα αυτών των κυττάρων είχαν επίσης «τακτοποιημένη» δομή. Τα απομόνωσαν και χρησιμοποιώντας την τεχνική της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ αποκάλυψαν την ακριβή θέση κάθε ατόμου στο ριβοσωμικό σύμπλεγμα. Με τα στοιχεία αυτά η σύνθεση της τρισδιάστατης δομής του ριβοσώματος ήταν πλέον πραγματικότητα και το μεγαλύτερο μέρος του μυστηρίου γύρω από το μηχανισμό της πρωτεϊνοσύνθεσης είχε λυθεί.
Με αυτή τους την ανακάλυψη ήρθαν να δώσουν απάντηση σε έναν από τους σημαντικότερους προβληματισμούς που έθεσαν οι Φράνσις Κρικ και Τζέιμς Γουάτσον όταν ανακάλυψαν τη δομή του DNA. Πώς αυτός ο κώδικας μετατρέπεται σε ζωή;

«Γνωρίζαμε ότι ήταν μια μεγάλη μοριακή μηχανή που μετέτρεπε γενετικό υλικό σε πρωτεΐνες αλλά δεν ξέραμε πως ακριβώς δούλευε. Εξακολουθούμε να μην γνωρίζουμε ακριβώς πως δουλεύει, αλλά έχουμε κάνει πολύ μεγάλη πρόοδο με σαφές αποτέλεσμα για το πως μοιάζει» εξηγεί η Δρ. Γιονάτ.
Έχοντας στα χέρια τους το τρισδιάστατο μοντέλο του ριβοσώματος της Δρ. Γιονάτ, επιστήμονες σε όλο τον κόσμο έχουν ήδη ξεκινήσει έρευνες για την ανάπτυξη νέας γενιάς στοχευμένων αντιβιοτικών φαρμάκων και χρησιμοποιούν τα νέα αυτά όπλα στον πόλεμο ενάντια στην ανθεκτικότητα των βακτηρίων στα αντιβιοτικά, μια από τις πιο επείγουσες ιατρικές προκλήσεις του 21ου αιώνα.
Σχετικό link:
Ιστοσελίδα του εργαστηρίου της Δρ. Άντα Γιονάτ: http://www.weizmann.ac.il/sb/faculty_pages/Yonath/