Tasarımla Proteinler: Biyokimyacılar sıfırdan yeni protein üretir
Hiçbir soru proteinleri karmaşık değildir. Birçoğu “büyük” ve birbirine bağlı dallar, cepler ve son katlanmış yapılarında virajlarla doludur. Bu karmaşıklık, biyokimyacıları ve protein yapısını kavramak isteyen protein mühendislerini ve bu doğal moleküllerin hastalıkla savaşmak veya endüstride kullanmak için yeni kullanımlar üretmek veya yeni kullanımlar üretmek için satın almada işlevini hayal kırıklığına uğratıyor.
Pennsylvania Üniversitesi Tıp Enstitüsü’nden biyokimyacılardan oluşan bir ekibi olan Stil ve Mühendislik İlkeleri’nin yanı sıra, tamamen yeni bir protein türü – sıfırdan – geliştirdi. Bu protein, beyne oksijen ve periferik endişeli sistem getiren bir molekül olan insan nöroglobine benzeyen oksijen verebilir. Bir gün bu teknik, savaş alanında veya olağanüstü bakım profesyonelleri tarafından kullanmak için insan yapımı kan yapmak için kullanılabilir.
“Bu, kitap proteinleri yapmanın dünyanın geri kalanından daha farklı bir yöntemidir,” diyor Kıdemli Yazar P. Leslie Dutton, PhD, Eldridge Reeves Johnson Biyokimya Profesörü ve Biyofizik. “Oksijen getirmek için bir fonksiyona sahip olağandışı ve oldukça az bir protein ürettik. Bunu daha önce hiç kimse yapmadı. ”
Penn, Johnson Vakfı Ortak Direktörü PhD ortak yazarı Christopher C. Moser, “Amacımız doğal proteinleri incelerken bulduğumuz prensiplerden yeni proteinleri şekillendirmektir” diye açıklıyor. “Örneğin, doğal proteinlerin karmaşık ve savunmasız olduğunu ve yeni proteinleri yaptığımızda, aynı zamanda temel ve sağlam olmalarını istedik. Bu yüzden doğal bir proteini yeniden yapılandırmıyoruz, ancak sıfırdan bir protein yapıyoruz. ”
Şu anda, protein mühendisleri mevcut bir biyokimyasal iskeleyi doğadan alıyor ve başka bir şey yapmak için biraz yapısal olarak değiştiriyorlar. Dutton, “Bu araştırma çalışması, doğal protein fonksiyonlarının çoğaltılmasında bugüne kadar kullanılan tekniklerin türünü zorlayan bir dizi temel stil ilkesini tam olarak nasıl kullandığımızı gösteriyor” diyor.
Proteinlerin doğal stili sonunda, protein yapmak için birbirine bağlanan organik bileşiklerin altta yatan amino asit dizilerinde yatar. Canlı organizmalarda, bu dizi kromozomlar içindeki DNA’da getirilen genetik bilgi tarafından belirlenir. Bu bilgi daha sonra hücrenin çekirdeğindeki DNA’dan kopyalanan messenger RNA’da kodlanır. Spesifik bir protein için amino asit dizisi, haberci RNA’daki nükleotit dizisi ile çözülür. Amino asitlerin alımı ve aralarındaki kimyasal bağlar, bir proteinin tam olarak nasıl katlandığını belirleyen kimyasal bağlardır.
Proteinlerini geliştirmek için Penn ekibi, sarmal şekilli bir sütun için kod veren sadece üç amino asit ile başladı. Bundan, temel bir şamdana benzeyen döngü ile dört sütunlu bir demet kurdular. Oksijen moleküllerini bağlamak için bir demir atomu içeren bir kimyasal grup olan bir heme eklediler. Aynı şekilde, şamdana, oksijeni yakalamak kadar açık olan kolonlara yardımcı olmak için glutamat adı verilen bir amino asit daha eklediler. Hem ve suda oksijen bozulmasının göz önüne alındığında, araştırmacılar da içi oksijen yükünü sabitlemek için suyu itmek için sütunların dış mekanlarını da oluşturdular.
Başlangıçta, ekip sarmal şekilli sütunlar yapmak için bir sentezleyici-amino asitleri kimyasal olarak tercih edilen bir sıraya yapıştıran bir robot-kullandı. Moser, “İstediğimiz amino asit dizisini bulmak için robotla ilk reaksiyonları yapıyoruz” diyor. Diziden memnun olduklarında, tam proteini yapmak için biyolojik bir tutuş olarak E. coli bakterisini kullanırlar.
Ekip, proteinlerinin şüphesiz oksijen yakaladığını doğrulamak için kimyasal testler kullandı. Oksijen, insan yapımı proteindeki demir heme molekülüne bağlandığında, reaksiyonun yerini koyu kırmızıdan Scarlet’e değiştirdiği seçenek, doğal nöroglobine neredeyse benzer bir renk imzası.
“Bu egzersiz otobüs yapmak gibidir,” diyor Dutton. “Öncelikle bir motorun yanı sıra bir motor oluşturduk. Şimdi üzerine başka şeyler ekleyebiliriz. Kimya yapmak için bağlı oksijeni kullanmak tekerlekleri eklemek gibi olacaktır. Sıfırdan temel bir protein oluşturma tekniğimiz, çok daha fazla ve çok daha karmaşık almadan eklememizi sağlıyor. ”
Dutton ve Moser’ın yanı sıra, ilk yazarlar J.L. Ross Anderson, PhD, Dutton laboratuvarında bir postdoc ve Ronald L. Koder, PhD, Dutton Laboratuarında eski bir Postdoc, Fizik Bölümü ile eski bir postdoc, New York Şehir Koleji; Dutton laboratuvarında doktora stajyeri olan Lee A. Solomon ve PhD, Konda S. Reddy de aynı şekilde gazetede yazarlardı.
Bu çalışma Enerji Bakanlığı, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edildi.
Onların bulgusuS en son doğa probleminde görünür.
Dergi Referansı:
1. Ronald L. Koder, J.L. Ross Anderson, Lee A. Solomon, Konda S. Reddy, Christopher C. Moser, P. Leslie Dutton. Stil ve bir O2 teslim proteinin mühendisliği. Nature, 2009; 458 (7236): 305 doi: 10.1038/nature07841
Pennsylvania Üniversitesi Tıp Enstitüsü tarafından sağlanan malzemelerden uyarlanmıştır.
Makale Kaynak: ScienceDaily.com