Las enzimas investigador crea desde cero

Las enzimas son los caballos de batalla de la célula - y de todos los sistemas biológicos. Estas proteínas especializadas ponen en movimiento todas las reacciones químicas de las células, asegurándose de que correr lo suficientemente rápido para la vida en un nivel bioquímico para proceder. Cada enzima se alinea con precisión con los procesos celulares que regula. Gracias a la evolución, nuestro mundo está lleno de estas proteínas meticulosamente bien adaptado. Un estudio publicado a principios de este año por Ann Donnelly, un especialista en la investigación en el Departamento de Informática Biomédica, ha puesto de manifiesto que los científicos pueden crear enzimas que trabajan a partir de cero.

los estudiar fue publicado en enero en Nature Chemical Biology. Donnelly, que vino a Pitt en 2017, hizo el trabajo como estudiante de doctorado en el laboratorio de Michael Hecht en Princeton.

“Hemos demostrado que se puede tomar nuevas secuencias de proteínas que la naturaleza nunca ha visto antes y ponerlos en los sistemas naturales - y que puede funcionar,”Explica Donnelly.

Los resultados apuntan a algunas dimensiones fascinantes de nuestra historia primordial, ella dice: A saber, las reacciones que rigen los procesos celulares tempranos eran mucho más flexible de lo que son ahora. “Las enzimas que vemos hoy en día tienen un montón de equipaje evolutiva y han sido muy refinado para hacer las cosas que hacen,”Dice Donnelly.

Pero las soluciones de la evolución no fueron los únicos, resulta. “Nuestro trabajo sugiere que es posible reemplazar lo que tenemos ahora con algo completamente diferente.”

La enzima sintética Syn-F4 fue uno de un lote grande realizado en el laboratorio de Hecht hace una década. El grupo rutinariamente produce proteínas sintéticas, el diseño de ellos para ajustarse a un patrón de plegamiento llama un haz de cuatro hélices y luego las pruebas en las cepas mutadas de la bacteria Escherichia coli. La idea es ver si alguna de las enzimas sintéticas que hacen puede reemplazar las funciones de E. coli genes que han sido noqueado. Y a veces las versiones artificiales funcionan. La mayoría de ellos entran en juego en caso de apuro - por el cambio en los procesos celulares que pueden tener funciones similares a lo que se llama de.

“Pero en el caso de Syn-F4 fue un poco diferente,”Dice Donnelly.

Syn-F4 y su cohorte sintética se desarrollaron para reemplazar a un E. coli enzima llamada Fes que había sido obstaculizado por una mutación. El trabajo de Fes es liberar el hierro de un compuesto en E. coli que nabs el metal desde el entorno de modo que pueda ser utilizado para el crecimiento saludable en la célula. sin Fes, las colonias de bacterias crecen muy poco, moteado con rojo como el hierro se acumula alrededor de ellos. Pero cuando Donnelly agregó Syn-F4 para estas colonias enfermizos, el rojo comenzó a desaparecer, devolver el E. coli a su estado de salud. “Estaba claro como el día," ella dice. “Fue increíble para mí ver que esto ocurra en tiempo real.”

tan increíble, de hecho, que guardaba silencio sobre ella hasta que ella había repetido varias veces el hallazgo. Además de probar la proteína sintética en bacterias que viven, ella también lo mezcló directamente con su sustrato de hierro-que ase y bioquímicamente analizó la reacción subsiguiente.

Luego, ella ajustado el sustrato mediante la inversión de su orientación químicamente. Se encontró que esto impidió Syn-F4 de trabajar su magia, demostrando su especificidad y el apoyo a la idea de que estaba trabajando como una enzima.

Fue increíble para mí ver que esto ocurra en tiempo real.

Ann Donnelly, especialista en investigación

Lo que es interesante, dice Donnelly, es que la enzima natural y el artificial aspecto completamente diferente. La natural es aproximadamente cuatro veces más grande, y se sabe para conectarse al sustrato a través de un sitio que incluye el aminoácido serina. La enzima artificial, aunque, no tiene residuo de serina en ella en absoluto.

“Es difícil determinar exactamente cómo está funcionando, pero al menos sabemos que no están catalizando la reacción de la misma manera “.

En estos días en Pitt, en el laboratorio de Erik Wright, profesor asistente de informática biomédica, Donnelly de usar su ingenio para centrarse en un nuevo reto: la comprensión de cómo evolucionan los patógenos se vuelven resistentes a los antibióticos.

Fuente: www.pittwire.pitt.edu