Συστηματική εξελικτική μελέτη των σχέσεων δομής-λειτουργίας και εξειδίκευσης στους βακτηριακούς μεταφορείς πουρινών-πυριμιδινών
Η μελέτη των διαφορών εξειδίκευσης μεταξύ διαμεμβρανικών μεταφορέων πουρινών από διαφορετικούς οργανισμούς είναι ένα πεδίο έρευνας με δυνατότητες εφαρμογών (α) στην κατανόηση της μοριακής βάσης των διαφορών εξειδίκευσης μεταξύ εξελικτικά διαφορετικών ομάδων οργανισμών, (β) στο σχεδιασμό/επιλογή κυτταροτοξικών αναλόγων πουρινών με μεγαλύτερη εξειδίκευση έναντι κυττάρων-στόχων, (γ) στη βελτίωση της δράσης συγκεκριμένων χημειοθεραπευτικών αναλόγων πουρινών βάσει της ανάλυσης των μηχανισμών πρόσληψης των φαρμάκων αυτών από βακτήρια του μικροβιώματος. Οι έως τώρα μελέτες για την κατανόηση των διαφορών εξειδίκευσης των μεταφορέων αυτών έχουν στηριχθεί σε συγκριτική ανάλυση και διεξοδική μεταλλαξιγένεση σημερινών ομολόγων. Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή, εφαρμόστηκε μία διαφορετική προσέγγιση που βασίζεται σε διερεύνηση της εξελικτικής βάσης των διαφορών εξειδίκευσης μετά από φυλογενετική ανάλυση και ανασύσταση προγονικών αλληλουχιών (Αncestral Sequence Reconstruction). Ειδικότερα, η διατριβή αναφέρεται στην εξέλιξη των εξειδικεύσεων της οικογένειας NAT/NCS2 (Nucleobase-Ascorbate Transporter/Nucleobase-Cation Symporter-2), της κυριότερης και εξελικτικά ευρύτερης οικογένειας μεταφορέων πουρινών-πυριμιδινών. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε εκτενής φυλογενετική ανάλυση, ανασύσταση και λειτουργική ανάλυση των προγονικών αλληλουχιών που αντιπροσωπεύουν την «κοινή ρίζα» τριών μονοφυλετικών κλάδων βακτηριακών NAT/NCS2 ομολόγων με διακριτά προφίλ εξειδίκευσης. Ακολούθησε ανάλυση μεταλλαξιγένεσης στο υπόβαθρο των προγονικών αλληλουχιών με κριτήριο τις διαφορές στην αλληλουχία των προγονικών αλληλουχιών σε σχέση με τις σημερινές ομόλογες πρωτεΐνες διαφορετικής εξειδίκευσης και αναλύσεις μοριακής δυναμικής των προγονικών αλληλουχιών για την κατανόηση σε δομικό πλαίσιο του ρόλου των μεταλλαγών που βρέθηκε να έχουν σημαντική επίπτωση στην εξειδίκευση. Από τα αποτελέσματα της Διατριβής που βασίστηκε στην εφαρμογή της στρατηγικής της ανασύστασης προγονικών αλληλουχιών, αποκαλύφθηκαν λειτουργικά προφίλ και προφίλ εξειδίκευσης που δεν θα μπορούσαν να προβλεφθούν μόνο από τη σύγκριση των σημερινών ομολόγων. Η εφαρμογή τέτοιων εξελικτικών μεθόδων θα μπορούσε να προσφέρει ένα νέο αποτελεσματικό τρόπο για την ανάλυση των σχέσεων δομής-λειτουργίας και εξειδίκευσης στις πρωτεΐνες διαμεμβρανικής μεταφοράς.