Επαναστατικές πρόοδοι: Νέες μέθοδοι για τη βελτίωση του ματίσματος πρωτεϊνών!

Επαναστατικές πρόοδοι: Νέες μέθοδοι για τη βελτίωση του ματίσματος πρωτεϊνών!

Η ερευνητική ομάδα γύρω από τον καθηγητή Δρ. Henning Mootz και τον διδακτορικό φοιτητή Christoph Humberg από το Πανεπιστήμιο του Münster έχει κάνει σημαντικές προόδους στον τομέα του ματίσματος πρωτεϊνών. Αυτή η μελέτη στοχεύει στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των εργαστηριακών αντιδράσεων που είναι κρίσιμες για την παραγωγή σύνθετων πρωτεϊνών.

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από διπλωμένες πεπτιδικές αλυσίδες που σχηματίζονται από αμινοξέα και εκτελούν ποικίλες λειτουργίες στο ανθρώπινο σώμα. Μια κεντρική διαδικασία στην έρευνα πρωτεϊνών είναι το μάτισμα πρωτεϊνών, κατά το οποίο οι ιντεΐνες αφαιρούνται από την πεπτιδική αλυσίδα για να διασφαλιστεί η σωστή αναδίπλωση και λειτουργία των πρωτεϊνών. Στην έρευνά τους, η ομάδα εντόπισε ένα πρόβλημα με split inteins που μειώνει την ταχύτητα αντίδρασης και την παραγωγικότητα στο εργαστήριο.

Προκλήσεις λανθασμένης αναδίπλωσης

Ως μέρος της έρευνάς τους, η ομάδα διαπίστωσε ότι η κακή αναδίπλωση πρωτεΐνης ήταν η αιτία των προβλημάτων απόδοσης. Ανέπτυξαν μια μέθοδο για την πρόληψη αυτών των λανθασμένων αναδιπλώσεων. Η έρευνα δείχνει ξεκάθαρα ότι τα split inteins μπορούν να έχουν ευρείες εφαρμογές στη βασική έρευνα καθώς και στη βιοτεχνολογία. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τη σύνθεση χιμαιρικών πρωτεϊνών, οι οποίες αποτελούνται από δύο μέρη, το ένα παράγεται σε κύτταρα θηλαστικών και το άλλο χημικά ή από βακτηριακά κύτταρα.

Ένα συγκεκριμένο intein που εξετάστηκε είναι το Aes intein. Και τα δύο θραύσματα της διασπασμένης ιντεΐνης παρήχθησαν σε βακτηριακά κύτταρα, αλλά η παραγωγικότητα ήταν χαμηλή. Ένα μεγάλο μέρος ενός από τα θραύσματα εμφανίστηκε με τη μορφή ενός ανενεργού συσσωματώματος πρωτεΐνης που εμφάνιζε συγκεκριμένες λανθασμένες αναδιπλώσεις. Οι βιοπληροφορικές αναλύσεις προσδιόρισαν ποια αμινοξέα είναι υπεύθυνα για αυτήν την εσφαλμένη αναδίπλωση και έτσι οδήγησαν στην ανάπτυξη βελτιστοποιημένων σημειακών μεταλλάξεων στο θραύσμα ιντείνης.

Προχωρά μέσω στοχευμένων μεταλλάξεων

Μέσω αυτών των στοχευμένων μεταλλάξεων, ο σχηματισμός των συσσωματωμάτων θα μπορούσε να κατασταλεί σχεδόν πλήρως, γεγονός που αύξησε σημαντικά την παραγωγικότητα της σχισμένης ιντείνης. Αυτές οι εξελίξεις θα μπορούσαν να έχουν εκτεταμένες επιπτώσεις στην πρακτική εφαρμογή των τεχνικών ματίσματος πρωτεϊνών. Σύμφωνα με έκθεση για PMC Τα τελευταία 13 χρόνια, υπάρχει αυξανόμενη χρήση διασπασμένων ιντεϊνών σε βιοτεχνολογικές εφαρμογές, ιδιαίτερα για το σχηματισμό φυσικών πεπτιδικών δεσμών.

Παρά αυτές τις προόδους, πολλοί βιοτεχνολόγοι αντιμετωπίζουν περιορισμούς που εμποδίζουν την ευρεία εφαρμογή των τεχνολογιών trans-splicing πρωτεϊνών. Απαιτείται βαθύτερη κατανόηση της δομής και της λειτουργίας των inteins για την περαιτέρω βελτιστοποίηση αυτών των τεχνολογιών. Στο πλαίσιο αυτό, μια έρευνα περιγράφει PubMed ότι η εφαρμογή του ματίσματος πρωτεϊνών ως εργαλείο στη βιοχημική έρευνα έχει επεκταθεί με πολλούς τρόπους τα τελευταία 30 χρόνια.

Το Γερμανικό Ίδρυμα Ερευνών υποστήριξε οικονομικά το έργο της ομάδας, γεγονός που υπογραμμίζει τη συνάφεια της έρευνας. Οι γνώσεις για τη βελτίωση της παραγωγικότητας των διασπασμένων ιντεϊνών που προκύπτουν από αυτήν την εργασία θα μπορούσαν όχι μόνο να βοηθήσουν στη βελτίωση των υπαρχουσών μεθόδων, αλλά και να ανοίξουν νέους δρόμους για τη χημεία των πρωτεϊνών και την ανάπτυξη θεραπευτικών προσεγγίσεων.