Ważnym elementem tych badań były inwestycje w infrastrukturę badawczą na Uniwersytecie Missouri, szczególnie w ośrodku Electron Microscopy Core w nowoczesnym budynku Roy Blunt NextGen Precision Health. Jak tłumaczy Berndsen, „te mikroskopy pozwalają nam zobaczyć to, czego wcześniej nie mogliśmy dostrzec za pomocą tradycyjnych instrumentów. To zdumiewające, jakie możliwości otwiera przed nami ta technologia”. Dzięki niej naukowcy byli w stanie stworzyć wgląd w strukturę ApoB100, co stanowi kamień milowy w badaniach nad cholesterolem.
Badanie zatytułowane „The structure of apolipoprotein B100 from human low-density lipoprotein” opublikowano w czasopiśmie Nature.
Fizyk Keith Cassidy wzbogacił to odkrycie, wykorzystując sztuczną inteligencję oraz zaawansowane superkomputery Uniwersytetu Missouri o nazwie Hellbender. Połączenie obrazów uzyskanych za pomocą cryo-EM z algorytmami AI, takimi jak AlphaFold, pozwoliło na uzyskanie jeszcze bardziej szczegółowego obrazu białka na poziomie atomowym. „Chociaż cholesterol często postrzegany jest jako szkodliwy, pełni także ważne funkcje w organizmie, takie jak produkcja hormonów czy utrzymanie płynności błon komórkowych. Dzięki naszej pracy możemy skoncentrować się na bardziej precyzyjnych terapiach, które redukują ryzyko zawałów serca, nie naruszając korzystnych właściwości cholesterolu” – podkreśla Cassidy.
Narzędzia nowoczesnej nauki
Dla Berndsena i Cassidiego badania te mają również wymiar osobisty, gdyż obaj naukowcy mają w rodzinach historię problemów z sercem. Pracując nad zrozumieniem zawiłości cząsteczek LDL, dążą do połączenia podstawowych odkryć naukowych z wymiernymi korzyściami zdrowotnymi dla społeczeństwa. „Nasza praca to most pomiędzy wiedzą podstawową a realnymi korzyściami zdrowotnymi. Robienie czegoś, co może poprawić jakość życia ludzi, jest niezwykle satysfakcjonujące” – podkreśla Berndsen.
Zachary Berndsen i Keith Cassidy, naukowcy z Uniwersytetu Missouri, zostali zaangażowani w badanie LDL dzięki swojej specjalizacji w technice kriomikroskopii elektronowej (cryo-EM). Ta zaawansowana technologia pozwala na analizę trójwymiarowej struktury biologicznych cząsteczek z niezwykłą precyzją. Mikroskopy cryo-EM są zdolne do wizualizacji struktur o wiele mniejszych niż pojedyncze komórki, co umożliwiło odkrycie detali budowy białka ApoB100.
Cholesterol LDL pod lupą naukowców
Wpływ odkrycia na badania i leczenie
Opracowanie dokładnej struktury ApoB100 nie tylko przybliża naukowcom mechanizmy metabolizmu tłuszczów i cholesterolu, ale także wskazuje potencjalne kierunki rozwoju nowych metod diagnostycznych i terapeutycznych. Jak zauważa Berndsen, obecne testy cholesterolu nie są wystarczająco precyzyjne. W przyszłości precyzyjne oznaczanie liczby cząsteczek ApoB100 w organizmie może stać się bardziej dokładnym wskaźnikiem ryzyka chorób sercowo-naczyniowych, co pozwoli na wczesną interwencję i skuteczniejsze leczenie.
Low-density lipoproteins (LDL), znane jako „zły cholesterol”, od dawna budzą zainteresowanie naukowców ze względu na ich kluczową rolę w rozwoju chorób serca. Pomimo wieloletnich badań, zrozumienie złożonych mechanizmów działania LDL pozostawało trudnym wyzwaniem. Przełom nastąpił wraz z publikacją najnowszego badania w prestiżowym czasopiśmie Nature, w którym naukowcy z Uniwersytetu Missouri (MU) po raz pierwszy odkryli szczegółową strukturę jednego z najważniejszych białek organizmu – ApoB100. To białko działa niczym molekularny egzoszkielet, otaczając cząsteczki LDL i umożliwiając im poruszanie się w krwiobiegu.
Odkrycie to otwiera nowe możliwości w projektowaniu leków, które mogą celować w LDL z większą precyzją. Dzięki temu przyszłe terapie mogą skuteczniej kontrolować wysoki poziom cholesterolu oraz ryzyko chorób sercowo-naczyniowych, minimalizując jednocześnie skutki uboczne obecnie stosowanych leków, takich jak statyny.
