جنرال لواء

ابتكر العلماء أول بروتين ملزم للجزيئات من الصفر


نجح الباحثون لأول مرة في إنشاء بروتين من نقطة الصفر قادر على الارتباط بجزيء مستهدف صغير. صمم علماء من كلية الطب بجامعة واشنطن بروتينًا أسطوانيًا يسمى بيتا برميل ، والذي يحتوي على تجويف لربط الهدف.

كان البروتين الذي تم إنشاؤه قادرًا على `` الارتباط وتفعيل مركب مشابه لذلك الموجود داخل البروتين الفلوري الأخضر. '' هذه خطوة كبيرة إلى الأمام للعلم ، حيث كانت المحاولات السابقة لصنع بروتينات ربط جزيء صغير محدودة بسبب ممارسة البروتينات موجودة بالفعل في الطبيعة.

تطبيقات في الطب والصناعة

يفتح هذا الاكتشاف الأخير الباب أمام العلماء ليكونوا قادرين على إنتاج بروتينات لا مثيل لها في الطبيعة. يمكن تصنيع البروتينات المصممة خصيصًا بدقة عالية والقدرة على الارتباط والعمل على أهداف جزيئية صغيرة محددة.

هذه التقنية من الصفر أو "de novo" لها تطبيقات محتملة في البحث والطب والصناعة. "إن التصميم الناجح لـ de novo للبروتينات المصممة خصيصًا مع نشاط ربط جزيئات صغيرة يمهد الطريق لإنشاء بروتينات ربط متطورة بشكل متزايد والتي لن يكون لها القيود التي تظهر مع البروتينات التي تم تصميمها من خلال تغيير الهياكل البروتينية الموجودة ،" أوضح ديفيد بيكر.

برامج متخصصة تستخدم للتنبؤ بشكل البروتين

قبل أن يتمكن العلماء من البدء في صنع البروتين من الصفر ، كان عليهم أولاً أن يصنعوا من الصفر بروتينًا على شكل أسطواني يسمى بيتا برميل. الشكل مثالي للمهمة حيث يعمل أحد طرفي الأسطوانة على استقرار البروتين ، بينما يعمل الطرف الآخر كموقع ربط للجزيء المستهدف.

استخدم العالم منصة برمجية ، تم تطويرها في مختبر بيكر ، تسمى Rosetta لتصميم البروتين الجديد. يمكن للبرنامج أن يتنبأ بالشكل الذي ستتخذه سلسلة من الأحماض الأمينية بعد التوليف ويمكن أن يساعد في التنبؤ بكيفية تغيير الأحماض الأمينية الفردية على طول السلسلة الشكل النهائي.

تتيح هذه القدرة التنبؤية إمكانية اختبار مجموعات مختلفة من الأحماض الأمينية لتصميم بروتين بالشكل والوظيفة المطلوبين. بالإضافة إلى هذا البرنامج التنبئي ، استخدم العالم خوارزمية إرساء جديدة قوية تسمى "حقل التفاعل Rotamer" (RIF) ، والتي طورها ويليام شيفلر ، عالم الأبحاث البارز في مختبر بيكر.

تحدد الخوارزمية "جميع الهياكل المحتملة للتجاويف التي تفي بالمتطلبات الأساسية لربط جزيئات معينة." من خلال استخدام الخوارزمية والبرنامج البرمجي ، نجح العالم في تطوير البروتين المصمم خصيصًا والذي يمكنه ربط وتفعيل مركب DFHBI.

قال دو: "لقد نجحت في الخلايا البكتيرية والخميرة والثديية ، وكونها نصف حجم البروتين الفلوري الأخضر يجب أن يكون مفيدًا جدًا للباحثين" ، قال بيكر إن النهج سيسمح للباحثين باستكشاف مجموعة غير محدودة بشكل فعال من الهياكل الأساسية. بأشكال مخصصة لربط الجزيء محل الاهتمام.

وأضاف: "إنه على نفس القدر من الأهمية ، فهو يعزز فهمنا لمحددات طي البروتين وربطه بشكل كبير بما يتجاوز ما تعلمناه من وصف الهياكل البروتينية الموجودة".


شاهد الفيديو: الطريقة الصحيحة لاستخدام البروتين (كانون الثاني 2022).