podle návrhu: Biochemisté produkují nový protein od nuly
Proteiny nejsou složité. Mnoho z „velkých“ a plné vzájemně závislých větví, kapes a ohybů ve své konečné složené struktuře. Tato složitost frustruje biochemiky i proteinové inženýry, kteří se snaží porozumět struktuře proteinů a také fungovat v nákupu k reprodukci nebo produkci nových využití pro tyto přírodní molekuly k boji proti nemoci nebo k využití v průmyslu.
S Sanfrecce Hiroshima Dres využitím stylů a inženýrských principů objevených z přírody se vyvinul tým biochemiků z Pennsylvánské instituce University of Pennsylvania – od nuly – zcela nový typ proteinu. Tento protein může dodávat kyslík, podobný lidskému neuroglobinu, molekule, která přináší kyslík do mozku i periferní úzkostný systém. Jednoho dne by tato technika mohla být použita k výrobě umělé krve pro využití na bitevním poli nebo odborníky na pohotovostní péči.
“Je to spíše jiná metoda výroby knižních proteinů než zbytek světa,” uvádí senior autor P. Leslie Dutton, PhD, Eldridge Reeves Johnson profesor biochemie Sport Club Internacional Dres a biofyziky. „Vytvořili jsme neobvykle základní i poměrně malý protein, který má funkci, což má přinést kyslík. Nikdo jiný to nikdy neudělal. “
„Naším cílem je stylizovat nové proteiny z principů, které najdeme studium přírodních proteinů,“ popisuje spoluautor Christopher C. Moser, PhD, partnerský ředitel Nadace Johnson v Penn. „Například jsme zjistili, že přírodní proteiny jsou složité i zranitelné, stejně jako když vyrábíme nové proteiny, chceme, aby byly základní a robustní. Proto neregistrujeme přírodní protein, avšak děláme jeden od nuly. “
V současné době proteinové inženýři berou existující biochemické lešení z přírody a také jej upravují trochu strukturálně, aby to udělalo něco jiného. „Tato výzkumná studie přesně ukazuje, jak jsme využili soubor principů základního stylu, což potíže s typem technik, které byly dosud využívány při replikaci funkcí přírodních proteinů,“ uvádí Dutton.
Přirozený styl proteinů nakonec spočívá v jejich základní sekvenci aminokyselin, organických sloučenin, které spojují pohromadě a vytvářejí proteiny. V živých organismech je tato sekvence diktována genetickými informacemi přinesenými DNA v chromozomech. Tato informace je poté kódována v Messenger RNA, která je přepsána z DNA v jádru buňky. Sekvence aminokyselin pro specifický protein je zjištěna sekvencí nukleotidů v Messenger RNA. Je to nákup aminokyselin a chemických vazeb mezi nimi, které přesně stanoví, jak se protein skládá do jeho konečného tvaru.
Pro vývoj svého proteinu začal tým Penn pouze se třemi aminokyselinami, které kódují sloupec ve tvaru spirály. Z toho zřídili balíček se čtyřmi sloupcemi se smyčkou, která se podobá základní svíce. Přidali heme, chemickou skupinu, která obsahuje atom železa, pro vázání kyslíkových molekul. Rovněž přidali ještě jednu aminokyselinu nazývanou glutamát, aby přidali kmen do svícny, aby pomohli sloupům otevřené stejně jako zachycení kyslíku. Vzhledem k tomu, že heme i kyslík degradují ve vodě, vědci také vytvořili exteriéry sloupců, aby odrazili vodu, aby zajistili užitečné zatížení kyslíku uvnitř.
Tým zpočátku využil syntetizátor-robot, který chemicky přilepí aminokyseliny dohromady v preferované sekvenci-aby vytvořil sloupy ve tvaru spirály. “Děláme první reakce s robotem, abychom zjistili sekvenci aminokyselin, které chceme,” uvádí Moser. Když jsou spokojeni se sekvencí, využívají bakterii E. coli jako biologické držení k výrobě plného proteinu.
Tým využil chemické testy k ověření, že jejich protein nepochybně chytil kyslík. Když se kyslík vázal na molekulu železné heme v proteinu vytvořeném člověkem, možnost, ve které reakce zaujala umístění, změnila barvu z tmavě červené na Scarlet, což je ACF Fiorentina Dres barevný podpis téměř podobný přirozenému neuroglobinu.
“Toto cvičení je jako autobus,” říká Dutton. „Nejprve vyžadujete motor a také jsme vytvořili motor. Nyní na to můžeme přidat další věci. Využití vázaného kyslíku k chemii bude jako přidání kol. Naše technika k budování základního proteinu od nuly nám umožňuje přidat, aniž bychom se dostali mnohem více a mnohem komplikovanější. “
Kromě Duttona a také Mosera, spolu-prvního autorů J.L. Rossa Andersona, PhD, postdoktorance v Dutton Lab a Ronald L. Koder, PhD, bývalý postdoktor v Dutton Lab nyní s ministerstvem fyziky na City College of New York; Lee A. Solomon, doktorand v laboratoři Dutton, stejně jako Konda S. Reddy, PhD, byli také autory na papíře.
Tato práce byla financována ministerstvem energetiky, Národních ústavů zdraví a National Science Foundation.
Jejich zjištěníS objevuje se v posledním problému přírody.
Reference časopisu:
1. Ronald L. Koder, J. L. Ross Anderson, Lee A. Solomon, Konda S. Reddy, Christopher C. Moser, P. Leslie Dutton. Styl i inženýrství proteinu O2. Nature, 2009; 458 (7236): 305 doi: 10.1038/příroda07841
Přizpůsobeno z materiálů dodávaných University of Pennsylvania Institution of Medicine.
Zdroj článku: ScienceDaily.com