Mtafiti Hutengeneza Enzymes Kutoka Mwanzo

Enzymes ni farasi wa seli - na wa mifumo yote ya kibaolojia. Protini hizi maalum huanzisha athari za kemikali za seli, kuhakikisha wanakimbia haraka vya kutosha kwa maisha kwenye kiwango cha biokemikali kuendelea. Kila enzyme inalingana kwa usahihi na michakato ya seli ambayo inasimamia. Shukrani kwa mageuzi, ulimwengu wetu umejaa protini hizi zinazofaa kwa ustadi. Utafiti uliochapishwa mapema mwaka huu na Ann Donnelly, mtaalamu wa utafiti katika Idara ya Habari za Biomedical, imefichua kwamba wanasayansi wanaweza kuunda vimeng'enya vinavyofanya kazi kuanzia mwanzo.

The kusoma ilichapishwa mnamo Januari katika Biolojia ya Kemikali ya Asili. Donnelly, ambaye alikuja kwa Pitt 2017, alifanya kazi hiyo kama mwanafunzi wa PhD katika maabara ya Michael Hecht huko Princeton.

"Tulionyesha kuwa unaweza kuchukua mlolongo wa riwaya ya protini ambayo asili haijawahi kuona hapo awali na kuiweka katika mifumo ya asili - na inaweza kufanya kazi.,” Donnelly anaeleza.

Matokeo yanadokeza baadhi ya vipimo vya kuvutia vya historia yetu ya awali, anasema: Yaani, miitikio ambayo ilitawala michakato ya awali ya seli ilikuwa rahisi zaidi kuliko ilivyo sasa. "Enzymes tunazoona leo zina mizigo mingi ya mageuzi na imesafishwa sana kufanya mambo wanayofanya.,” Donnelly anasema.

Lakini masuluhisho ya mageuzi hayakuwa pekee, inageuka. "Kazi yetu inaonyesha kuwa inawezekana kubadilisha tulichonacho sasa na kitu tofauti kabisa."

Kimeng'enya cha syntetisk Syn-F4 kilikuwa mojawapo ya kundi kubwa lililotengenezwa katika maabara ya Hecht muongo mmoja uliopita.. Kikundi mara kwa mara hutoa protini za syntetisk, kuzipanga ili zilingane na muundo wa kukunjwa unaoitwa furushi la helix nne na kisha kuzijaribu katika aina zilizobadilishwa za bakteria Escherichia coli.. Wazo ni kuona ikiwa kimeng'enya chochote cha sintetiki wanachotengeneza kinaweza kuchukua nafasi ya kazi za E. coli jeni ambazo zimeondolewa. Na wakati mwingine matoleo ya bandia hufanya kazi. Mara nyingi hucheza kwa kubana - kwa kuwasha michakato ya rununu ambayo inaweza kuwa na utendaji sawa na kile kinachohitajika..

"Lakini kesi na Syn-F4 ilikuwa tofauti kidogo,” Donnelly anasema.

Syn-F4 na kundi lake la syntetisk zilibadilishwa ili kujaza E. coli kimeng'enya kiitwacho Fes ambacho kilikuwa kimechanganyikiwa na mabadiliko. Kazi ya Fes ni kutoa chuma kutoka kwa kiwanja katika E. coli ambayo huchukua chuma kutoka kwa mazingira ili iweze kutumika kwa ukuaji mzuri wa seli. Bila Fes, makoloni ya bakteria hukua vibaya, wenye madoadoa mekundu kama chuma kikikusanyika karibu nao. Lakini Donnelly alipoongeza Syn-F4 kwa makoloni haya wagonjwa, nyekundu ilianza kutoweka, kurudisha E. coli kwa hali yake ya afya. "Ilikuwa wazi kama siku," anasema. "Ilikuwa jambo la kushangaza kwangu kuona hii ikitokea kwa wakati halisi."

Hivyo ajabu, kwa kweli, kwamba alimtunza mama kuhusu hilo hadi aliporudia kutafuta mara kadhaa. Mbali na kupima protini ya syntetisk katika bakteria hai, pia aliichanganya moja kwa moja na sehemu yake ndogo ya kunyakua chuma na kuchanganua kibayolojia athari iliyofuata..

Baadae, yeye tweaked substrate kwa kemikali kubadili mwelekeo wake. Aligundua kuwa hii ilizuia Syn-F4 kufanya kazi ya uchawi wake, kuonyesha umaalumu wake na kuunga mkono wazo kwamba ilikuwa inafanya kazi kama kimeng'enya.

Ilikuwa ajabu kwangu kuona haya yakitendeka kwa wakati halisi.

Ann Donnelly, mtaalamu wa utafiti

Kinachovutia, Anasema Donnelly, ni kwamba kimeng'enya asilia na ile ya bandia huonekana tofauti kabisa. Ukubwa wa asili ni karibu mara nne, na inajulikana kuunganishwa kwa substrate kupitia tovuti inayojumuisha serine ya asidi ya amino. Enzyme ya bandia, ingawa, haina mabaki ya serine ndani yake hata kidogo.

"Ni vigumu kubainisha jinsi inavyofanya kazi, lakini kwa uchache tunajua kwamba hawachochei mwitikio kwa njia ile ile.”

Siku hizi huko Pitt, katika maabara ya Erik Wright, profesa msaidizi wa habari za matibabu, Donnelly anatumia werevu wake kuangazia changamoto mpya: kuelewa jinsi vimelea vya magonjwa hubadilika na kuwa sugu kwa viua vijasumu.

Chanzo: www.pittwire.pitt.edu