پروتئین طراح به عنوان سوئیچ مدارهای سلولی عمل می کند.
دانشمندان پروتئین مصنوعی اختراع کرده اند که برای کنترل عملکرد داخلی سلول ها طراحی شده است. در دو مقاله، که (24 ژوئیه 2019) در Nature منتشر شد، محققان نشان می دهند که چگونه می توان از این ابزار برای ترشح بیان ژن، وقایع اتصال پروتئین های ارکستر، و نشانه گیری از تغییرات عملکردی در سلول در پاسخ به شرایط محیط استفاده کرد.
"سلول ها محرک دریافت می کنند، بنابراین باید بدانند که در مورد آن چه باید کرد. برای مثال آنها از سیستم های طبیعی استفاده می کنند تا بیان ژن یا تنزل پروتئین ها را تنظیم کنند، " بابی لانگ، نویسنده همکار هر دو مطالعه و دانشجوی سابق فارغ التحصیل دانشگاه واشنگتن در بیانیه ای بیان داشت. ابزار جدید طراحی شده با نام LOCKR برای Latching, Orthogonal Cage/Key pRotein — با معرفی پپتیدهای فعال زیستی در مدار خود، با این سیستم های داخلی سازگار است. پپتیدها فقط هنگامی که توسط "کلیدهای خاص" مولکولی رها می شوند بیرون می آیند.
LOCKR ، یک مجموعه پروتئین مصنوعی، هنگامی که یک "کلید" مولکولی (سیاه) وارد می شود ، از حالت قفل شده (پس زمینه) به حالت باز تبدیل می شود ، بنابراین یک پپتید فعال زیستی (زرد) را در معرض نمایش قرار می دهد.
IAN HAYDON / موسسه دارویی UW برای طراحی پروتئین
LOCKR از شش مارپیچ تشکیل شده است، که محکم برای تشکیل قفس به هم پیوند خورده اند. یکی از ساختارهای مارپیچ، که نسبت به سایرین سست تر است، می تواند توسط یک مولکول خاص، کلید جابجا شود. هنگامی که کلید به جای خود می رود، مارپیچ کنار می رود و یک پپتید سفارشی شده برای انجام یک عملکرد خاص را آشکار می کند.
محققان در مطالعات نمایشی خود از LOCKR برای تحریک مرگ سلولی، تخریب پروتئین های خاص و هدایت حرکت مواد از طریق سلول های زنده استفاده کردند. پروتئین های LOCKR به صورت جداگانه می توانند برای ایجاد مدارها متصل شوند، سیستم هایی که قادر به ایجاد تغییر در سلول در پاسخ به محرک های داخلی و خارجی هستند. محققان ابتدا ابزار خود را در مخمر آزمایش کردند، سپس یک نسخه اصلاح شده را با موفقیت طراحی کردند که در سلولهای انسانی در آزمایشگاه کار می کند.
احمد خلیل، مهندس زیست پزشکی در دانشگاه بوستون که درگیر این تحقیق نبود، در مصاحبه ای با واشنگتن پست می گوید: "این نشان از طلوع پروتئین های طراح دو نوو است." پروتئین های De novo ، طراحی شده توسط انسان به پایان رسید، ممکن است در مقایسه با پروتئین های طبیعی تغییر شکل داده شده مزایایی داشته باشند. در حالی که پروتئین های موجود به طور طبیعی ممکن است عملکردهای مختلفی را انجام دهند و از طریق مکانیسم های مختلف کار کنند، پروتئین های مصنوعی می توانند ساخته شوند تا فقط یک کار انجام شود. LOCKR، که در بین اولین پروتئین های نوو که تاکنون اختراع شده است، می تواند تنها به عنوان یک سوئیچ مولکولی عمل کند.
منبع:
The Scientist
