Įsivaizduokite judrų miestą, kuriame nuolat vyksta įvairių prekių transportas. Jas gabena sunkvežimiai. Įdomu tai, kad panašus procesas vyksta ir kiekvienoje mūsų ląstelėje: specifiniai baltymai Michaelo Jacksono žingsneliais perneša į viduląstelines pūsleles supakuotus baltymus, hormonus, neurotransmiterius ir kt. Sunkvežimių funkciją ląstelėje atlieka tūkstančiai molekulinių motorų. Pasak Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) biochemiko dr. Algirdo Toleikio, pastaruosius svarbu pažinti, nes jie siejami ir su tam tikromis neurodegeneracinėmis ligomis, rašoma VU GMC pranešime žiniasklaidai.
– Kaip suprantu, kinezinas yra geriausiai ištyrinėtas molekulinis motoras?
– Molekulinių motorų yra labai daug – daug skirtingų šeimų, kurias sudaro skirtingi molekuliniai motorai. Vienoje ląstelėje jų yra tūkstančiai.
Kinezinas yra vienas geriausiai atpažįstamų molekulinių motorų. Jis buvo ir vienas pirmųjų atrastų (prieš beveik 40 metų). Tai dar yra ir įdomi istorija! Kineziną, dar būdamas studentu, atrado amerikiečių biochemikas dr. Ronaldas Valas.
Jo vadovas iš aštuonkojo čiuptuvų bandė išgryninti molekulinius motorus, bet jam tai nepavyko ir jis eksperimentą paliko. R. Valas padarė dar vieną papildomą eksperimentą ir pamatė, kad po mikroskopu kažkas juda. Pasirodo, tai buvo kinezinas.
– Jūsų podoktorantūros studijos buvo skirtos kinezino tyrimams. Ką bandėte sužinoti? Ir ką sužinojote?
– Taip, podoktorantūrai pasirinkau Voriko universitetą (angl. University of Warwick). Man buvo labai įdomu pasižiūrėti, kaip veikia kinezinai.
Įsivaizduokite miestą. Jame reikia labai daug dalykų transportuoti. Vienoje vietoje prekė pagaminama – kitoje vietoje jos reikia. Mieste prekes gabena sunkvežimiai. Ląstelės yra kaip didelis, judrus, tačiau mikroskopinis miestas – čia transportuojamos viduląstelinės pūslelės su baltymais, hormonais, neurotransmiteriais ir pan. Molekulinių motorų taip pat yra visokių – jei kinezinai yra sunkvežimiai, kiti motorai yra traktoriai, keleivinės mašinos.
Yra labai gražių vaizdo įrašų, kuriuose parodoma, kaip molekuliniai motorai ląstelėje transportuoja baltymus, naudojant specialias švytinčias medžiagas. Atrodo taip, tarsi skristum lėktuvu virš miesto naktį.
Man buvo įdomiausia, kas „vairuoja“ molekulinius motorus? Iš kur tie kinezinai viską žino? Kaip jie viską moka? Juk mieste kiekvieną automobilį vairuoja žmogus, jis turi vairuotojo pažymėjimą, jis laikosi kelių eismo taisyklių, jis žino, kokį krovinį veža ir kur jį reikia pristatyti...
– O yra bent pasvarstymų, kas reguliuoja tą transportavimo procesą? Kitaip tariant, kas, pavyzdžiui, „vairuoja“ kinezinus?
– Tai yra labai kompleksiškas klausimas. Bet, manau, reikėtų pradėti nuo to, kad pradžioje net nežinojome, kaip kinezinas juda. Dabar jau turime ir sukurtų vaizdo įrašų, kuriuose matome, kad kinezinas tarsi eina – koja už kojos. Bet tam nustatyti juk buvo atlikta labai daug tyrimų.
Aš norėjau išsiaiškinti, kaip kinezinas „eina“. Jau buvo žinoma, kad kinezinas kartais gali judėti ir atgal. Tad 2–3 metus nagrinėjau, kaip kinezinas „eina“, ką jis daro, kai sustoja, kai judėti nebegali, kaip pas jį veikia „atbulinės eigos pavara“.
Pavyzdžiui, kai mes einame atgal, galime tai daryti keliais būdais: atliekame tarsi veidrodinį veiksmą ėjimui į priekį arba apsisukame ir tiesiog einame atgal. O kaip atgal „eina“ kinezinai nebuvo aišku.
Ką mes parodėme – kinezinai „eina“ kaip Michaelas Jacksonas savo firminio „mėnulio eisenos“ (angl. moonwalk) šokio metu (juokiasi). Tai jie tarsi slysta ar čiuožia atgal.
– Kas yra kinezinų krovinyje?
– Gali būti baltymai, hormonai, neurotransmiteriai ir pan. Šis transportavimas vyksta praktiškai kiekvienoje žmogaus ląstelėje. Bet intensyviausias veiksmas yra smegenų ląstelėse – neuronuose. Pavyzdžiui, yra motoriniai neuronai – jų ilgis gali būti iki metro. Pati ląstelė labai maža, bet neurono atauga – aksonas – gali tęstis nuo nugaros smegenų iki pirštų galiukų.
Įsivaizduokite, ataugos pabaigoje reikalingas baltymas ar neurotransmiteris, kuris pagaminamas ląstelės kūne – nugaros smegenyse. Kinezinui ši kelionė trunka apie dvi savaites. Bet jei kinezino nebūtų, reikalingas baltymas pasyvios difuzijos būdu ten niekada neatsidurtų.
– Ar molekulinių motorų krovinį gali pakeisti žmogus? Pavyzdžiui, naudojant genų inžineriją?
– Čia jau galėtų būti ateities technologijos. Mums dabar reikia suprasti, kaip kinezinai ir kiti molekuliniai motorai veikia, kaip juos sutaisyti, jei jie nustoja judėti. Tai svarbu, nes, pavyzdžiui, jei kinezinai sugenda, žmogus suserga tokia neurodegeneracine liga kaip šoninė amiotrofinė sklerozė (ŠAS), be kita ko, molekulinis transportas netgi yra susijęs su Alzheimeriu.
Vadinasi, supratę, kodėl ląstelėje neveikia molekulinis transportas, iš principo, galėtume jį sutaisyti ir išgydyti ligą. Kol kas tokio gydymo nėra, bet ateityje tai bus įmanoma. Tikiu, kad jau net už kokių 20 metų.
Be to, geriau supratę, kaip molekuliniai motorai veikia, tikriausiai rastume ir daugiau jų panaudojimo galimybių, pavyzdžiui, juos pasitelkdami, galėtume transportuoti vaistus į tam tikrą ląstelės vietą.
– Lietuvoje pradėjote naują kryptį – DNR motorų tyrimus. Papasakokite, kas tai?
– Jei kinezinai yra miesto krovinių transportas, DNR motorai yra kaip statybų aikštelėse esančios mašinos – tarsi buldozeriai. DNR motorams irgi reikia energijos, jie irgi juda, tik ne taip, kaip kinezinai – jie dažniausiai juda kaip kirmėlė. DNR motorus mums reikalinga suprasti, nes jie atlieka daug svarbių su DNR susijusių funkcijų.
Pavyzdžiui, kai ląstelei dalijantis, kopijuojama DNR, pirmiausia šią molekulę reikia išvynioti, nes ji susideda iš dviejų grandinių. Tik tada galima kopijuoti informaciją. Išvyniojimą ir grandinių išskyrimą atlieka DNR motorai – helikazės.
Supratę juos, žinotume, kaip vyksta vienas iš svarbiausių ląstelės procesų – DNR kopijavimas. Tuomet helikazes galėtume pritaikyti ir genų redagavimui, jei prie DNR motoro prikabintume, taip pavadinkime, šienapjovę, kuri „nušienautų“ nereikalingas DNR dalis.
– DNR motorų tyrimų vystymui prieš keletą metų Jums buvo suteikta Europos molekulinės biologijos organizacijos finansinė parama „EMBO Installation Grant“ – ją gavote pirmasis Lietuvoje.
– Taip, gavau finansavimą įkurti savo nepriklausomą tyrimų grupę, kurios pagrindinis fokusas – DNR motorų tyrimai. Bandysime ne tik juos geriau suprasti, bet ir surasti, kaip juos galima pritaikyti genomų redagavimo srityje.
Genų redagavimo žirklės turi vieną didelį trūkumą – jomis iš DNR sekos galima iškirpti vieną ar kelias raides, bet, jei tau reikia iškirpti vieną geną arba didelį genomo fragmentą – žirklių neužteks, reikia DNR motoro – DNR smulkintuvo (angl. DNA shredder).
Tai labai reikalinga, kai norime arba išjungti ligas sukeliančius ir nereikalingus genus, arba – jei norime suprasti, ką daro tam tikros genomo vietos.
– Kurį laiką buvote apleidęs mokslą – dirbote IT įmonėje programuotoju. Tačiau sugrįžote. Kodėl nutarėte padaryti pertrauką mokslininko karjeroje?
– Kai nusprendžiau, kad noriu sugrįžti į Lietuvą, jau baiginėjau podoktorantūrines studijas. Galvojau, ką daryti. Kaip ir kiekvienas mokslininkas šiame etape, tarsi priėjau liepto galą – arba bandai gauti finansavimą savo laboratorijai, arba ieškai kitų podoktorantūrinių studijų (kas tau tikrai nepadeda ir tik apsunkina finansavimo pritraukimą), arba darai kažką kitą.
Statistiškai, pagal Jungtinės Karalystės „Royal Society“ duomenis, tik apie 1 proc. doktorantūros studijas baigusių žmonių įsteigia savo laboratorijas. O tai yra labai didelė konkurencija, kuri tikrai ne kiekvienam patinka. Net įsteigęs laboratoriją nuolat turi konkuruoti dėl finansavimo. Taip pat ne visiems patinka faktas, kad laboratorijos vadovas iš mokslininko tampa labiau vadybininku.
Man irgi reikėjo pertraukos, norėjau gerai pagalvoti, išgryninti idėjas, nesinorėjo tiesiog pasyviai kažkur eiti. Kaip tik tada man viena IT įmonė pasiūlė darbą, nes vienoje programavimo mokykloje lankiau kursus.
Man labai patinka programuoti, to labai daug reikia ir moksliniame darbe. Taigi norėjau pasimokyti geriau programuoti, bet netikėtai gavau darbą Lietuvoje (juokiasi). Tai buvo avantiūra, bet galiausiai supratau, kad tai [darbas IT srityje] buvo labai geras sprendimas.
Mokiausi iš profesionalių programuotojų, vienoje rimčiausių kompanijų Lietuvoje – išmokau dalykų, kurių akademijoje niekada nebūčiau išmokęs.
Kas versle yra absoliuti norma, akademijoje gali būti visiškai nežinoma (juokiasi). Dabar į laboratoriją galiu atnešti visai kitokius industrinius standartus ir principus tiek programavime, tiek projektų valdyme. Juos bandau įdiegti ir savo laboratorijoje. Taigi ištrūkti iš akademinio burbulo man buvo labai naudinga.
– Jūsų vyresnis brolis Zigmantas ir sesė Gabija taip pat yra mokslininkai. Gabija taip pat yra ir rašytoja, knygos „Kodėl, po velnių, negaliu pasikeisti?“ autorė. Ar jie padarė įtaką tam, kad ir jūs tapote mokslininku?
– Vyresni broliai ir sesės visada daro įtaką. Mačiau Zigmanto ir Gabijos akademinius pasirinkimus. O juk aš irgi negaliu atsilikti! (juokiasi).
Gabija doktorantūros studijas baigė Jungtinėje Karalystėje, nes gavo „Wellcome Trust“ stipendiją, kuri ten yra viena iš prestižiškiausių. Kai po bakalauro studijų svarsčiau, ką daryti toliau, pagalvojau: „jei gavo Gabija, juk ir aš galiu (juokiasi)“.
Jungtinėje Karalystėje gali „prašokti“ magistro studijas ir stoti tiesiai į doktorantūrą. Taigi „Wellcome Trust“ gavau ir aš. Taigi iš tiesų galbūt net nebūčiau pagalvojęs apie tą stipendiją, jei ne sesuo.
– Kas šiandien jūsų darbe jums teikia didžiausią malonumą?
– Labai mėgstu programuoti, konstruoti mokslinius instrumentus. Dabar patys galime susikonstruoti mikroskopą, kuris veikia! Jei gerai padarai, niekas kitas pasaulyje tokio mikroskopo neturi. Galbūt net yra specifinių klausimų, į kuriuos atsakymus galime sužinoti tik naudodami tą mūsų sukonstruotą mikroskopą. Kadangi kiti jo neturi, ir atsakymų nesužinos, kuriuos galime sužinoti mes.
Labai patinka dirbti su studentais. Ypač, kai jie tokie žingeidūs ir darbštūs. Gali perduoti savo žinias, matai, kaip žmogus tobulėja, matai jo kelią.
