Esploristo Kreas Enzimojn De Nulo

Enzimoj estas la laborĉevaloj de la ĉelo - kaj de ĉiuj biologiaj sistemoj. Ĉi tiuj specialigitaj proteinoj ekmovigas ĉiujn kemiajn reagojn de la ĉeloj, certigante, ke ili kuras sufiĉe rapide por ke la vivo sur biokemia nivelo daŭrigu. Ĉiu enzimo precize akordiĝas kun la ĉelaj procezoj kiujn ĝi reguligas. Danke al evoluado, nia mondo estas plena de ĉi tiuj zorge taŭgaj proteinoj. Studo publikigita pli frue ĉi-jare fare de Ann Donnelly, esplorspecialisto en la Sekcio de Biomedicina Informadiko, rivelis, ke sciencistoj povas krei laborajn enzimojn de nulo.

La studi estis publikigita en januaro en Nature Chemical Biology. Donnelly, kiu venis al Pitt en 2017, faris la laboron kiel PhD-studento en la laboratorio de Michael Hecht ĉe Princeton.

"Ni montris, ke vi povas preni novajn proteinsekvencojn, kiujn naturo neniam antaŭe vidis kaj meti ilin en naturajn sistemojn - kaj ili povas funkcii.,” klarigas Donnelly.

La trovoj aludas iujn fascinajn dimensiojn de nia praa historio, ŝi diras: Nome, la reagoj, kiuj regis fruajn ĉelajn procezojn, estis multe pli flekseblaj ol nun. "La enzimoj, kiujn ni vidas hodiaŭ, havas multe da evolua bagaĝo kaj estis vere rafinitaj por fari tion, kion ili faras.,” Donnelly diras.

Sed la solvoj de evoluado ne estis la solaj, ĝi rezultas. "Nia laboro sugestas, ke eblas anstataŭigi tion, kion ni nun havas per io tute alia."

La sinteza enzimo Syn-F4 estis unu el granda aro farita en la laboratorio de Hecht antaŭ jardeko.. La grupo rutine produktas sintezajn proteinojn, dizajnante ilin por konformiĝi al faldpadrono nomita kvar-helica pakaĵo kaj tiam testante ilin en mutaciitaj trostreĉoj de la bakterio Escherichia coli.. La ideo estas vidi ĉu iu el la sintezaj enzimoj, kiujn ili faras, povas anstataŭigi la funkciojn de E. coli genoj kiuj estis batitaj. Kaj foje la artefaritaj versioj funkcias. Plejparte ili ekludas treege - per ŝaltado de ĉelaj procezoj, kiuj povas havi funkciojn similajn al tio, kion oni postulas..

"Sed la kazo kun Syn-F4 estis iomete malsama,” Donnelly diras.

Syn-F4 kaj ĝia sinteza kohorto estis evoluitaj por anstataŭi E. coli enzimo nomita Fes kiu estis malhelpita per mutacio. La tasko de Fes estas liberigi feron de kunmetaĵo en E. coli kiu kaptas la metalon de la medio tiel ke ĝi povas esti uzata por sana kresko en la ĉelo. Sen Feso, la bakteriaj kolonioj malbone kreskas, makulita per ruĝo kiel fero konstruas ĉirkaŭ ili. Sed kiam Donnelly aldonis Syn-F4 al ĉi tiuj malsanaj kolonioj, la ruĝo komencis malaperi, resendante la E. coli al sia sana stato. “Estis klare kiel tago,”ŝi diras. "Estis nekredeble por mi vidi tion okazi en reala tempo."

Tiel nekredebla, fakte, ke ŝi konservis panjon pri tio ĝis ŝi plurfoje ripetis la trovon. Krom provi la sintezan proteinon en vivantaj bakterioj, ŝi ankaŭ miksis ĝin rekte kun ĝia ferkapta substrato kaj biokemie analizis la rezultan reagon..

Poste, ŝi tajlis la substraton kemie inversigante ĝian orientiĝon. Ŝi trovis, ke tio malhelpis Syn-F4 funkcii sian magion, pruvante ĝian specifecon kaj apogante la ideon ke ĝi funkcias kiel enzimo.

Estis nekredeble por mi vidi ĉi tion okazi en reala tempo.

Ann Donnelly, esplorspecialisto

Kio estas interesa, diras Donnelly, estas ke la natura enzimo kaj la artefarita aspektas tute malsamaj. La natura estas ĉirkaŭ kvaroble pli granda, kaj estas konate ligi al la substrato tra ejo kiu inkludas la aminoacidserinon. La artefarita enzimo, tamen, tute ne havas serinan restaĵon en ĝi.

"Estas malfacile precize precize kiel ĝi funkcias, sed minimume ni scias, ke ili ne sammaniere katalizas la reagon.”

Ĉi tiuj tagoj ĉe Pitt, en la laboratorio de Erik Wright, asistanto profesoro pri biomedicina informadiko, Donnelly uzas sian eltrovemon por temigi novan defion: komprenante kiel patogenoj evoluas por iĝi rezistemaj al antibiotikoj.

Fonto: www.pittwire.pitt.edu