“新时代”的设计师蛋白质药物和材料

的设计和发现稳定的非天然的蛋白质,这可能有深远的应用从药品到材料,已进入“新时代”由于更快的技术由美国和加拿大的研究人员开发的。结合计算设计和先进的大规模基因合成和高通量筛选,团队能够识别合成miniproteins成千上万。

Miniproteins由40岁以下氨基酸构建块。相比之下,更复杂的蛋白质具有数百个氨基酸。它是特定的氨基酸序列决定了蛋白质折叠成一个稳定的三维结构,进而控制功能。但了解序列指导折叠,依然是个谜。

研究人员想要设计蛋白质与自然界中尚未发现的新功能,了解序列决定了褶皱的稳定性是至关重要的为了预测和中找到成功的设计几乎无限的可能的氨基酸序列。自miniproteins不如大的复杂的蛋白质,他们提供人员了解蛋白质折叠问题的一个简单方法。

然而,以前只有两个稳定miniproteins计算设计。问题的一部分是基因合成蛋白质所必需的生产成本,每个蛋白质需要设计自己的定制合成DNA片段。这通常限制研究仅10到20之间的测试设计。一些较大的研究测试100蛋白质设计,但这仍然低于在理解为什么有些设计是稳定和瓦解。

并行平台

现在,大卫•贝克西雅图华盛顿大学的实验室,我们主要是在开发一个大规模并行蛋白质设计成千上万miniproteins来创建和测试平台。他的团队希望能确定哪些设计工作和为什么,从而使数据分析和进一步的周期来调整和完善设计。

“我们避免基因合成的成本通过使用高通量基因的蛋白质合成在一起OLS(益生元库合成)技术,并通过一个试验,蛋白质不需要分开为每一个测量稳定,”主要作者解释道加布里埃尔Rocklin贝克的实验室。

对这种方法的新的和令人兴奋的是什么规模:他们设计的蛋白质合成在大规模并行,”评论盖尔·巴特利特研究蛋白质折叠,设计布里斯托尔大学的英国。这需要我们数据驱动的蛋白质设计又迈进了一大步。”

OLS最初是为其他实验室开发的协议,如大型基因组装,但Rocklin和他的同事们看到了潜力发展蛋白质设计中使用它。

光的分类

团队测试方法通过设计15000 miniproteins和创建一种点稳定。研究人员利用酵母表达miniprotein库,涉及不同酵母细胞显示多个副本的一个特定的蛋白质在细胞表面以及荧光标签。与酶能分解蛋白质治疗后,任何miniproteins收集足够稳定生存这个严酷的治疗,随着细胞他们举办,通过荧光细胞分类和确定深度测序。四个周期的设计和筛选过程透露2788年稳定的蛋白质结构,可能有许多生物工程,制药和合成生物学的应用程序。

的迭代分析的设计与实验结构分析是一个重要的新兴新创蛋白质设计原则,有力地启用大量的在这个研究的蛋白质序列实验稳定性数据可以生成,”说盖太诺Montelione美国罗格斯大学,研究蛋白质结构。“这是一个杰出的进步。”

Rocklin相信工业和生物技术可以利用的方法找到稳定的蛋白质。“酵母显示已选择的一个重要技术蛋白质绑定不同的目标,并结合用酵母蛋白酶显示可以提高选择的蛋白质的稳定,”他说。从长远来看,我们的设计蛋白质可能在行业产生影响。没有多少自然先例蛋白质这小而稳定,所以这些蛋白质是独一无二的起点为工程新疗法”。

Birte典当者研究蛋白质设计拜罗伊特大学、德国,认为该技术标志着蛋白质设计的“新时代”。可预见性的鲁棒性是将计算蛋白质设计成为生物技术和有趣的行业,”她评论。

更复杂的设计师蛋白质尚未证明和OLS技术在DNA片段多长时间是有限的,因此编码蛋白质,但Rocklin表明这个方法还是应该工作如果大DNA库编码使用较大的蛋白质。Montelione对此表示赞同:“随着DNA合成技术的不断提高,我相信,这种方法可以普遍产生成千上万的小说,更大的蛋白质与广泛的领域体系结构。