Ученые из Бристольского университета разработали новую структуру белка и используют ее, чтобы понять, как стабилизируются структуры белка.
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 встречающихся в природе белков, что позволило ученым раскрыть некоторые молекулярные силы, которые собирают и стабилизируют белковые структуры. Работа опубликована в журнале Nature Chemical Biology.
Белки - рабочие лошадки биологии. Например, они помогают преобразовывать световую энергию в сахар в растениях, транспортировать кислород из наших легких в наши мышцы и объединять сахар и кислород для высвобождения энергии, необходимой для работы мышц. Для выполнения этих задач белки должны принять определенные трехмерные структуры, называемые белковыми складками.
С химической точки зрения белки представляют собой полимеры или цепочки аминокислот, очень похожие на бусины ожерелья. Существует 20 различных химических составов аминокислотных строительных блоков.
Именно их комбинация в белковой цепочке 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 как после сворачивания стабилизируются структуры белка.
Чтобы решить эту проблему, бристольская команда объединила два типа белковой структуры, называемые спиралью а и спиралью полипролина II, чтобы создать урезанный или упрощенный белок, называемый минибелком.
Это фундаментальная наука с простой целью увидеть, насколько маленькой может быть стабильная структура белка. Это важно, так как природные белки обычно представляют собой очень большие и громоздкие структуры, которые в настоящее время слишком сложны для анализа и понимания химиками и биохимиками.
В минибелке, который команда назвала «PPa», две спирали обвивают друг друга, а их аминокислоты тесно контактируют друг с другом, что называется взаимодействием «ручки в отверстие». 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 «выступы-в-дырки» на неприродные аминокислоты, что позволяют чудеса современной белковой химии..
Сделав это, Эмили обнаружила, что наряду с ожидаемыми силами, удерживающими белки вместе, известными как гидрофобные взаимодействия, в стабилизации структуры минибелка действуют и другие, более тонкие силы.
Химикам известны эти малые взаимодействия как CH-p-взаимодействия, 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 нашли много примеров таких взаимодействий CH-p..
Более того, белки, в которых они встречаются, играют роль в различных биологических процессах, многие из которых связаны с болезнями. Это представляет собой потенциальную мишень для новых лекарств, и взаимодействие CH-p может обеспечить ценный новый путь для их разработки.
Д-р Бейкер объяснил: «Наша работа имеет значение не только для понимания фундаментальной науки о сворачивании и стабильности белков, но и для руководства проектированием и созданием новых белков и молекул лекарств».
Профессор Вулфсон добавил: «Это именно то, чем занимается новый Бристольский институт биодизайна. Мы стремимся предоставить самые лучшие фундаментальные науки. Таким образом, мы откроем непредвиденные пути для перевода фундаментальной науки в биотехнологии и биомедицинские приложения».."
Работа является совместной работой 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.