Pesquisador cria enzimas From Scratch

As enzimas são os burros de carga da célula - e de todos os sistemas biológicos. Estas proteínas especializadas colocado em movimento todas as reacções químicas das células, certificando-se que correr rápido o suficiente para a vida em um nível bioquímico para prosseguir. Cada enzima alinha com precisão com os processos celulares que regula. Graças à evolução, nosso mundo está cheio dessas proteínas meticulosamente bem adequada. Um estudo publicado no início deste ano por Ann Donnelly, um especialista em pesquisas na Departamento de Informática Biomédica, revelou que os cientistas podem criar enzimas que trabalham a partir do zero.

o estude foi publicado em janeiro na Nature Chemical Biology. Donnelly, que veio a Pitt em 2017, fez o trabalho como estudante de doutoramento no laboratório de Michael Hecht em Princeton.

“Nós mostramos que você pode tomar seqüências de proteínas novas que a natureza nunca visto antes e colocá-los em sistemas naturais - e eles podem funcionar,”Donnelly explica.

Os resultados sugerem a algumas dimensões fascinantes da nossa história primordial, ela diz: Nomeadamente, as reações que governavam os processos celulares iniciais eram muito mais flexível do que são agora. “As enzimas que vemos hoje tem um monte de bagagem evolutiva e foram realmente refinado para fazer as coisas que eles fazem,”Donnelly diz.

Mas as soluções da evolução não foram os únicos, acontece que. “Nosso trabalho sugere que é possível substituir o que temos agora com algo completamente diferente.”

A enzima sintética Syn-F4 era um de um grande lote feito no laboratório de Hecht uma década atrás. O grupo produz rotineiramente proteínas sintéticas, projetando-los a estar em conformidade com um padrão de enrolamento chamada um feixe de quatro hélices e em seguida testando-os em estirpes mutadas da bactéria Escherichia coli. A ideia é ver se alguma das enzimas sintéticas que eles fazem pode substituir as funções de E. genes de E. coli que foram batidos para fora. E às vezes as versões artificiais não funcionam. Principalmente eles entram em jogo em uma pitada - ligando processos celulares que podem ter funções semelhantes ao que é chamado de.

“Mas o caso com Syn-F4 foi um pouco diferente,”Donnelly diz.

Syn-F4 e sua coorte sintético foram evoluiu para o preenchimento de um E. coli enzima chamado Fes que tinha sido atacada por uma mutação. O trabalho de Fes é a libertação de ferro a partir de um composto em E.. coli que nabs o metal a partir do ambiente de modo que ele pode ser usado para o crescimento saudável na célula. sem Fes, as colônias de bactérias crescem mal, salpicar com vermelho como o ferro acumula-se em torno deles. Mas quando Donnelly acrescentou Syn-F4 para essas colônias doentios, o vermelho começou a desaparecer, retornando o E. coli ao seu estado saudável. “Era claro como o dia," ela diz. “Foi inacreditável para mim ver isso acontecendo em tempo real.”

tão inacreditável, de fato, que ela manteve silêncio sobre isso até que ela tinha repetido a descoberta várias vezes. Além de testar a proteína sintética em bactérias vivas, ela também é misturado directamente com o seu substrato agarrando-ferro e bioquimicamente analisada a reacção subsequente.

Mais tarde, ela mexido o substrato quimicamente inverter a sua orientação. Ela descobriu que isso impediu Syn-F4 de trabalhar a sua magia, demonstrando sua especificidade e apoiando a ideia de que ele estava trabalhando como uma enzima.

Era inacreditável para mim ver isso acontecendo em tempo real.

Ann Donnelly, especialista em pesquisa

O que é interessante, diz Donnelly, é que a enzima natural e o artificial olhar completamente diferente. O natural é cerca de quatro vezes maior, e sabe-se para se conectar ao substrato através de um local que inclui o aminoácido serina. A enzima artificial, Apesar, não tem resíduo de serina na minimamente.

“É difícil apontar exatamente como ele está funcionando, mas, no mínimo, sabemos que eles não são catalisar a reação da mesma maneira.”

Estes dias no Pitt, no laboratório de Erik Wright, um professor assistente de informática biomédica, Donnelly do usando sua criatividade para se concentrar em um novo desafio: a compreensão de como patógenos evoluem para se tornar resistentes aos antibióticos.

Fonte: www.pittwire.pitt.edu