Это исследование поможет разработать небольшие белки и небольшие молекулы, которые могут стать основой для будущих биотехнологий и лекарств.Команда химиков и биохимиков из Бристольского института биодизайна разработала новую структуру белка.Это намного проще, чем большинство естественных белков, что позволило ученым выявить некоторые молекулярные силы, которые собирают и стабилизируют белковые структуры.
Работа опубликована в журнале Nature Chemical Biology.Белки — это рабочие лошадки биологии.
Например, они помогают преобразовывать световую энергию в сахар в растениях, переносить кислород из наших легких в наши мышцы и комбинировать сахар и кислород для высвобождения энергии, заставляющей мышцы работать. Для выполнения этих задач белки должны принимать определенные трехмерные структуры, называемые белковыми складками.С химической точки зрения белки — это полимеры или цепочки аминокислот, очень похожие на бусинки ожерелья. Есть 20 различных химических структур аминокислотных строительных блоков.
Именно их комбинация вдоль белковой цепочки определяет, как белок складывается в свою функциональную трехмерную форму. Несмотря на десятилетия усилий, ученые до сих пор не понимают, как биология достигает этого процесса сворачивания белка или, после свертывания, как стабилизируются структуры белка.Чтобы решить эту проблему, команда из Бристоля объединила два типа белковой структуры — спираль и спираль полипролина II — чтобы создать упрощенный или упрощенный белок, называемый минипротеином.Это фундаментальная наука с простой целью — увидеть, насколько маленькой может быть стабильная белковая структура.
Это важно, поскольку природные белки обычно представляют собой очень большие и громоздкие структуры, которые в настоящее время слишком сложны для анализа и понимания химиками и биохимиками.В минипротеине, который команда называет «PPa», две спирали обвивают друг друга, и их аминокислоты тесно контактируют в так называемых взаимодействиях «шишки-в-дырочки». Это было ожидаемо, ведь команда разработала PPa с нуля, основываясь на своем понимании этих взаимодействий.Доктор Эмили Бейкер, руководившая исследованиями в лаборатории профессора Дека Вулфсона, решила заменить некоторые аминокислоты в этих взаимодействиях «шишки-в-дырочки» на неприродные, что позволяют чудеса современной химии белков.
Делая это, Эмили обнаружила, что помимо ожидаемых сил, удерживающих белки вместе, известных как гидрофобные взаимодействия, в стабилизации структуры минипротеинов играют и другие, более тонкие силы.Химики знают эти небольшие взаимодействия как взаимодействия CH-p, и они встречаются во всем химическом мире.
Когда доктора Гейл Бартлетт и Киран Хадсон, также из бристольской команды, исследовали тысячи доступных природных белковых структур, они обнаружили множество примеров этих взаимодействий CH-p.Более того, белки, в которых они присутствуют, играют роль в различных биологических процессах, многие из которых связаны с болезнью. Это представляет собой потенциальные мишени для новых лекарств, и взаимодействия CH-p могут предоставить ценный новый путь их разработки.Д-р Бейкер объяснил: «Наша работа имеет значение не только для понимания фундаментальных наук о фолдинге и стабильности белков, но и для руководства дизайном и разработкой новых белков и молекул лекарств».
Профессор Вулфсон добавил: «Именно этим и занимается новый Бристольский институт биодизайна. Мы стремимся предоставлять самую лучшую фундаментальную науку. Таким образом, мы откроем непредвиденные пути для воплощения фундаментальной науки в биотехнологии и биомедицине».Работа является результатом сотрудничества доктора Эмили Бейкер, доктора Кристофера Уильямса, доктора Кирана Хадсона, доктора Гейл Бартлетт, доктора Джека Хила, Кэтрин Портер Гофф, доктора Ричарда Сешнса, профессора Мэтью Крампа и профессора Дека Вулфсона.
Он финансируется ERASynBio и BrisSynBio, ERC и Wellcome Trust.