A természetnek van egy meghatározott receptje a fehérjék előállításához.
A DNS-betűk hármasai 20 aminosavnak nevezett molekulává alakulnak. Ezek az alapvető építőelemek azután különféleképpen összefűződnek a fehérjék szédítő tömbjévé, amely minden élőlényt alkot. A fehérjék testszöveteket alkotnak, sérülés esetén revitalizálják azokat, és irányítják a bonyolult folyamatokat, így szervezetünk belső működését jól olajozott gépekként működtetik.
A fehérjék szerkezetének és aktivitásának tanulmányozása fényt deríthet a betegségekre, elősegítheti a gyógyszerfejlesztést, és segíthet megérteni az olyan összetett biológiai folyamatokat, mint például az agyban vagy az öregedésben zajló folyamatok. A fehérjék nem biológiai vonatkozásban is elengedhetetlenek, mint például a klímabarát bioüzemanyagok gyártása során.
A mindössze 20 molekuláris építőelem miatt az evolúció lényegében határt szab a fehérjék képességeinek. Szóval, mi lenne, ha bővítenénk a természet szókincsét?
A természetben nem látható új aminosavak kifejlesztésével és élő sejtekbe való beépítésével az egzotikus fehérjék többet tehetnének. Például, ha szintetikus aminosavakat adnak a fehérjealapú gyógyszerekhez – például az immunterápiához használtakhoz –, kis mértékben módosíthatják azok szerkezetét, így tovább tartanak a szervezetben és hatékonyabbak. Az új fehérjék olyan új kémiai reakciók előtt is megnyitják az ajtót, amelyek felrágják a különböző tulajdonságokkal rendelkező műanyagokat vagy könnyebben lebomló anyagokat.
De van egy probléma. Az egzotikus aminosavak nem mindig kompatibilisek a sejt gépezetével.
Egy új tanulmány in TermészetDr. Jason Chin szintetikus biológia szakértő vezetésével a Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology Cambridge-ben (Egyesült Királyság) egy kicsit közelebb hozta az álmot. Egy újonnan kifejlesztett molekuláris képernyő segítségével négy egzotikus aminosavat találtak és illesztettek be egy fehérjébe a baktériumsejtek belsejében. Az inzulin és más fehérjealapú gyógyszerek ipari kedvenceként a baktériumok készséggel elfogadták az egzotikus építőelemeket a magukénak.
Az összes újonnan hozzáadott komponens különbözik a sejt természetes összetevőitől, ami azt jelenti, hogy a kiegészítések nem zavarják a sejt normál működését.
„Nagy teljesítmény az aminosavak ezen új kategóriáinak fehérjékké alakítása” – mondta Dr. Chang Liu, az irvine-i Kaliforniai Egyetem munkatársa, aki nem vett részt a tanulmányban. mondta Tudomány.
Szintetikus holtpont
Egzotikus aminosavak hozzáadása egy élőlényhez rémálom.
Képzelje el a sejtet városként, ahol több „körzet” látja el saját funkcióját. A kajszibarack magjának alakú magjában található a DNS-ben rögzített genetikai tervünk. A sejtmagon kívül a fehérjegyártó gyárak, az úgynevezett riboszómák felmorzsolódnak. Eközben RNS hírvivők zümmögnek a kettő között, mint a nagysebességű vonatok, amelyek genetikai információkat szállítanak fehérjékké.
A DNS-hez hasonlóan az RNS-nek is négy molekuláris betűje van. Minden hárombetűs kombináció egy „szót” alkot, amely egy aminosavat kódol. A riboszóma beolvassa az egyes szavakat, és a gyárba behívja a kapcsolódó aminosavat, transzfer RNS (tRNS) molekulák segítségével, hogy megragadja őket.
A tRNS-molekulákat úgy alakították ki, hogy bizonyos aminosavakat vegyenek fel egyfajta nagyon specifikus fehérje "ragasztóval". A riboszómába való bejutás után az aminosavat leválasztják a hordozómolekuláról, és egy aminosavláncba varrják, amely bonyolult fehérjeformákra tekered.
Nyilvánvaló, hogy az evolúció kifinomult rendszert hozott létre a fehérjék előállítására. Nem meglepő, hogy a szintetikus összetevők hozzáadása nem egyszerű.
Az 1980-es években, tudósok talált egy módot a szintetikus aminosavak kémcsőben lévő hordozóhoz való rögzítésére. Nemrég ők is bejegyzett nem természetes aminosavakat fehérjékké alakítanak a baktériumsejteken belül azáltal, hogy elrabolják saját belső gyáraikat anélkül, hogy befolyásolnák a normál sejtműködést.
A baktériumokon túl Chin és munkatársai korábban feltört tRNS és a megfelelő „ragasztó” – az úgynevezett tRNS-szintetáz –, hogy egzotikus fehérjét adjanak az egér agysejtjeihez.
A sejt fehérjeépítő gépezetének újrahuzalozása anélkül, hogy megtörne, kényes egyensúlyt igényel. A sejtnek módosított tRNS-hordozókra van szüksége, hogy megragadja az új aminosavakat, és a riboszómára húzza azokat. A riboszómának ezután sajátjaként kell felismernie a szintetikus aminosavat, és funkcionális fehérjévé kell varrnia. Ha bármelyik lépés megbotlik, a tervezett biológiai rendszer meghibásodik.
A genetikai kód kiterjesztése
Az új tanulmány az első lépésre összpontosított: egzotikus aminosavak jobb hordozóinak kialakítására.
A csapat először mutáltatta a „ragasztó” fehérje génjeit, és több millió lehetséges alternatív változatot generált. Ezen változatok mindegyike megragadhat egzotikus épülettömbökön.
A terület szűkítése érdekében a tRNS-molekulákhoz, az aminosavak hordozóihoz fordultak. Minden tRNS-hordozót egy kis genetikai kóddal jelöltek meg, amely horgászhoroghoz hasonlóan mutált „ragasztó” fehérjékhez kapcsolódott. Az erőfeszítés nyolc ígéretes párt talált a több millió lehetséges szerkezet közül. Egy másik képernyő a „ragasztó” fehérjék egy csoportját nullázta le, amelyek többféle mesterséges fehérje építőelemet is megragadhatnak – beleértve azokat is, amelyek nagyon különböznek a természetesektől.
A csapat ezután ezeket a fehérjéket kódoló géneket illesztette be Escherichia coli baktériumsejtek, a szintetikus biológiai receptek tesztelésének kedvence.
Összességében nyolc „ragasztó” fehérje sikeresen töltött be egzotikus aminosavakat a baktériumok természetes fehérjekészítő gépezetébe. Sok szintetikus építőelemnek furcsa gerincszerkezete volt, amelyek általában nem kompatibilisek a természetes riboszómákkal. De a módosított tRNS és a „ragasztó” fehérjék segítségével a riboszómák négy egzotikus aminosavat építettek be új fehérjékbe.
Az eredmények „kibővítik a genetikai kód kémiai hatókörét” új típusú anyagok előállításához – magyarázta a csapat közleményében.
Egy teljesen új világ
A tudósok már több száz egzotikus aminosavat találtak. Az olyan mesterséges intelligencia modellek, mint az AlphaFold vagy a RoseTTAFold, és ezek variációi, valószínűleg még tovább fog születni. A megfelelő hordozók és „ragasztó” fehérjék megtalálása mindig is akadály volt.
Az új tanulmány olyan módszert hoz létre, amely felgyorsítja a szokatlan tulajdonságokkal rendelkező új designer fehérjék keresését. A módszer egyelőre csak négy szintetikus aminosavat tud beépíteni. A tudósok azonban már elképzelik a felhasználásukat.
Az ezekből az egzotikus aminosavakból készült fehérjedrogok a természetes társaiktól eltérő alakúak, így megóvják őket a szervezeten belüli bomlástól. Ez azt jelenti, hogy tovább tartanak, és csökkenti a többszöri adagolás szükségességét. Egy hasonló rendszerrel új anyagokat, például biológiailag lebomló műanyagokat lehetne kitermelni, amelyek a fehérjékhez hasonlóan az egyes alkatrészek összevarrására is támaszkodnak.
Egyelőre a technológia a riboszómák egzotikus aminosavakkal szembeni toleranciájára támaszkodik – ami kiszámíthatatlan lehet. Ezután a csapat magát a riboszómát akarja módosítani, hogy jobban tolerálja a furcsa aminosavakat és azok hordozóit. Szintetikus aminosavakból készült fehérjeszerű anyagokat is szeretnének létrehozni, amelyek fokozhatják az élő szövetek működését.
„Ha a kibővített építőelem-készletet ugyanúgy kódolnák, mint mi a fehérjéket, akkor a sejteket élő gyárakká alakíthatnánk, amelyek polimerek kódolt szintézisét végzik, az új gyógyszerektől kezdve az anyagokig.” mondott Chin egy korábbi interjúban. – Ez egy rendkívül izgalmas mezőny.
Kép: Országos Allergia és Fertőző Betegségek Intézete, Országos Egészségügyi Intézet
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://singularityhub.com/2024/01/23/scientists-coax-bacteria-into-making-exotic-proteins-not-found-in-nature/
- :van
- :is
- :nem
- $ UP
- 20
- a
- elfogadott
- tevékenység
- hozzá
- hozzáadott
- hozzáadásával
- kiegészítések
- érintő
- Öregedés
- AI
- AI modellek
- Minden termék
- már
- Is
- alternatív
- mindig
- an
- és a
- Másik
- VANNAK
- Sor
- mesterséges
- AS
- társult
- At
- csatolja
- fokozza
- el
- Hátgerinc
- Baktériumok
- Egyenleg
- alapvető
- BE
- egyre
- óta
- Jobb
- között
- Nagy
- biológia
- Bit
- Blocks
- tervrajz
- test
- Agy
- agysejtek
- Törés
- hozott
- Épület
- de
- by
- Kalifornia
- hívott
- Cambridge
- TUD
- hordozók
- kategóriák
- sejt
- Cellák
- chang
- kémiai
- áll
- Város
- közelebb
- kód
- munkatársai
- kombináció
- összeegyeztethető
- teljesen
- bonyolult
- alkatrészek
- kontextusok
- Megfelelő
- tudott
- Tanács
- társaik
- teremt
- hitel
- Tervező
- fejlett
- Fejlesztés
- különböző
- eltérően
- közvetlen
- betegség
- betegségek
- szédítő
- dna
- do
- Által
- adag
- dr
- álom
- gyógyszer
- gyógyszerfejlesztés
- Kábítószer
- minden
- Korábban
- könnyen
- erőfeszítés
- nyolc
- bármelyik
- kódolt
- kódolás
- manipulált
- Mérnöki
- alapvető
- lényegében
- megalapozott
- megállapítja
- Még
- minden
- evolúció
- példa
- Egzotikus
- Bontsa
- kiterjesztett
- szakértő
- magyarázható
- gyárak
- gyár
- nem sikerül
- Kedvenc
- mező
- megtalálása
- vezetéknév
- Halászat
- összpontosított
- A
- forma
- formák
- talált
- négy
- ból ből
- funkció
- funkcionális
- funkciók
- általában
- generált
- genetikai
- kap
- megragad
- Csoport
- kellett
- Legyen
- segít
- nagyon
- házak
- HTTPS
- Több száz
- if
- in
- bele
- Bejegyzett
- amely magában foglalja
- egyéni
- ipari
- Fertőző betegségek
- információ
- belső
- belső
- Intézet
- zavarja
- Interjú
- bele
- bonyolult
- IT
- ITS
- maga
- tartás
- Kedves
- laboratórium
- keresztnév
- Led
- fény
- mint
- Valószínű
- LIMIT
- élő
- hosszabb
- keres
- gépezet
- gép
- készült
- KÉSZÍT
- Gyártás
- gyártási
- sok
- Mérkőzés
- anyagok
- jelenti
- eszközök
- Közben
- orvosi
- orvosi kutatás
- gyógyszerek
- módszer
- Több millió
- modellek
- módosított
- módosítása
- molekuláris
- molekula
- több
- egér
- többszörös
- kell
- nemzeti
- Természetes
- Természet
- Szükség
- igények
- Új
- újonnan
- következő
- normális
- regény
- Most
- of
- kedvezmény
- on
- egyszer
- azok
- csak
- nyitva
- or
- Más
- mi
- ki
- kívül
- saját
- párok
- Papír
- rész
- különös
- előadó
- vedd
- PIT
- műanyag
- műanyag
- Plató
- Platón adatintelligencia
- PlatoData
- polimerek
- potenciális
- potenciálisan
- korábban
- Probléma
- Folyamatok
- biztató
- Hajt
- ingatlanait
- védelme
- Fehérje
- Fehérjék
- tesz
- reakciók
- készségesen
- nemrég
- recept
- receptek
- elismerik
- feljegyzett
- kutatás
- Eredmények
- RNS
- futás
- azonos
- Tudomány
- tudósok
- hatálya
- Képernyő
- Keresés
- látott
- készlet
- alakú
- formák
- fészer
- hasonló
- So
- kifinomult
- Ívik
- különleges
- sebesség
- Lépés
- egyértelmű
- furcsa
- Húr
- struktúra
- struktúrák
- Tanulmány
- megbotlik
- sikeresen
- ilyen
- Idézés
- szintézis
- szintetikus
- rendszer
- testreszabott
- tart
- csapat
- Technológia
- teszt
- Tesztelés
- mint
- hogy
- A
- azok
- Őket
- akkor
- Ezek
- ők
- dolog
- dolgok
- ezt
- azok
- szövetek
- nak nek
- együtt
- tolerancia
- is
- vonatok
- átruházás
- fordít
- FORDULAT
- Fordult
- csípés
- kettő
- típusok
- Uk
- megért
- egyetemi
- University of California
- kiszámíthatatlan
- szokatlan
- us
- használ
- segítségével
- variációk
- verzió
- akar
- volt
- Út..
- we
- Mit
- amikor
- ami
- WHO
- egész
- val vel
- nélkül
- szó
- Munka
- működésébe
- te
- zephyrnet