2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
DALLAS - 2005. szeptember 21. - A fehérjék fejlődésének vizsgálatával az UT Southwestern Medical Center kutatói egy sor egyszerű "szabályt" fedeztek fel, amelyeket a természet a jelek szerint a fehérjék megtervezésére használ. Ezeket a szabályokat a tudósok mostanra alkalmazzák mesterséges fehérjéket hozzon létre, amelyek úgy néznek ki és működnek, mint természetes megfelelőik.
A Nature folyóirat szeptember 22-i számában megjelenő két cikkben Dr. Rama Ranganathan, a farmakológia docense és munkatársai egy új módszert részleteznek mesterséges fehérjék előállítására, amelyek csak bizonyos információk elemzéséből származnak. az egyes természetes fehérjéknek közös jellemzői.
"Kutatásunk célja nem az volt, hogy más módot találjunk mesterséges fehérjék laboratóriumi előállítására, hanem az volt, hogy felfedezzük azokat a szabályokat, amelyeket a természet és az evolúció használt a fehérjék tervezésére" - mondta Dr. Ranganathan. "A fehérjék evolúciós feljegyzéseiből kinyert szabályok a modern kori fehérjék újjáépítéséhez szükséges információk jelentős részét tartalmazzák. Olyan közel építünk megoldásokat, hogy legalább egy kémcsőben nem tudjuk megkülönböztetni őket egymástól természetes fehérjékből."
Dr. Ranganathan szerint még mindig sok apró különbség lehet a mesterséges és a természetes fehérjék között, és további vizsgálatokat kell végezni annak megállapítására, hogy működnek-e egy tényleges szervezetben.
"Munkánk azt sugallja, hogy a modern kori fehérjék valószínűleg örökölték a szerkezetüket és működésük alapvető szempontjait meghatározó információk nagy részét őseiktől, de az is lehetséges, hogy az idők során finomhangolásra kerültek sajátos sajátosságaik vannak bizonyos sejtekben” – mondta Dr. Ranganathan, aki szintén a Howard Hughes Medical Institute (HHMI) kutatója. "Azt javasoljuk, hogy a fehérjék mai funkciói egy alapvető ősi sablon finomhangolásának az eredménye, amelyet most találtunk ki."
A fehérjék, amelyek a test életfunkcióit látják el, aminosavaknak nevezett molekulákból állnak, amelyek hosszú láncokba vannak felfűzve. Ezek a láncok különböző módon körbefutnak egymás körül, vagy összehajthatók. Speciális háromdimenziós alakjuk segíti a fehérjéket biológiai funkcióik ellátásában.
A tudósok évtizedek óta tudják, hogy a fehérjét alkotó aminosavak sorrendje határozza meg a fehérje szerkezetét és funkcióját. Amit nem lehetett tudni, az az, hogy a sorozatban található információ milyen módon hozza létre a megfelelő struktúrát.
Minden fehérje 20 specifikus aminosavból áll. Még egy 100 aminosavból álló kis fehérje esetében is megdöbbentő az aminosavak lehetséges kombinációinak száma, sokszor több, mint az ismert univerzum atomjainak száma.
"Hogyan találta ki a természet a megfelelő szekvenciákat, amelyek működő fehérjéket eredményeztek? Valahogy megtalálta a módját" - mondta Dr. Ranganathan. "Munkánk egyik következménye, hogy az evolúciós fehérje-tervezési folyamat nem olyan bonyolult, mint korábban gondolták."
Korábbi kutatások kimutatták, hogy a rokon fehérjék adott csoportjában vagy fehérjecsaládjában a család minden tagja közös szerkezettel és funkcióval rendelkezik. Egy fehérjecsalád több mint 100 tagjának vizsgálatával az UT Southwestern csoport azt találta, hogy a fehérjék az aminosav-kiválasztási szabályok sajátos mintázatát osztják meg, amelyek egyediek az adott családra.
"Amit találtunk, az az alapvetően ősi információ az egyes fehérjecsaládokon belül, és ez az információ elegendő a mai fehérjék szerkezetének meghatározásához" - mondta Dr. Ranganathan.
Ő és csapata egy általuk kifejlesztett számítógépes programba betáplálva tesztelte újonnan felfedezett "szabályaikat", amelyeket az evolúciós feljegyzésekből leszűrtek. A program aminosav-szekvenciákat generált, amelyeket a kutatók „visszafordítottak”, hogy mesterséges géneket hozzanak létre. A laboratóriumi baktériumokba való beillesztést követően a gének mesterséges fehérjéket termeltek, ahogy azt előre jelezték.
"Azt találtuk, hogy amikor izolálták, mesterséges fehérjéink szerkezete és funkciója ugyanaz, mint a természetes fehérjék kiinduló készlete" - mondta Dr. Ranganathan. "Az igazi próba az lesz, hogy visszahelyezzük őket egy élő szervezetbe, például élesztőbe vagy gyümölcslegyekbe, és megnézzük, hogyan versenyeznek evolúciós értelemben a természetes fehérjékkel."
A munkában részt vevő UT délnyugati kutatói: Michael Socolich, a HHMI kutatási specialistája és Dr. William Russ, a farmakológia segédoktatója; Steve Lockless, orvostanhallgató; Prashant Mishra, az orvostudós-képző program hallgatója; Heather Lee, HHMI technikus; és Dr. Kevin Gardner, a biokémia és farmakológia docense. A Massachusetts Institute of Technology kutatói is részt vettek.
A kutatást a HHMI, a Welch Alapítvány, a National Institutes of He alth, a Keck Alapítvány és a Mallinckrodt Foundation Scholars Program támogatta.
