Lehet, hogy néhány ember számára nem ismeretlen az origami, amelyben a papírt bonyolultan hajtogatják különféle formákra. De vajon tudták-e az emberek, hogy az emberi szervezetben lévő fehérjék egy összetett hajtogatási folyamaton is keresztülmennek, ami kritikus fontosságú szerkezetük és működésük szempontjából?
Az egyesült államokbeli Northwestern Egyetem és a japán Tokiói Egyetem Ipartudományi Intézetének kutatói egy új tanulmányban új megvilágításba helyezték a fehérjék feltekeredési stabilitását – a fehérjék hajlamát arra, hogy megtartsák hajtogatott formájukat –, amelyben a fehérje hajtogatás stabilitása. központi tényező az olyan betegségekben, mint a rák, az Alzheimer-kór és a cisztás fibrózis. Kifejlesztettek egy új, nagy áteresztőképességű módszert, a cDNS-megjelenítési proteolízist, amellyel egyetlen kísérletben értékelték közel egymillió fehérje hajtogatási stabilitását. A tanulmány eredményeit 2023. július 19-én tették közzé az interneten a Nature folyóiratban "A fehérje hajtogatási stabilitásának megaléptékű kísérleti elemzése a biológiában és a tervezésben" címmel.
A fehérjék kezdetben egyetlen aminosavláncból jönnek létre, amelyek aztán háromdimenziós alakzatba hajtódnak össze. Ennek a háromdimenziós szerkezetnek a megfelelő összehajtásának vagy karbantartásának elmulasztása megzavarhatja a fehérje működését, és betegségekhez vezethet.
Ezért a fehérje feltekeredési stabilitásának fenntartásának megértése új ötleteket ad a rosszul hajtogatott fehérjékkel járó betegségek tanulmányozásához. Korábban azonban nehéz volt hatékonyan és nagy léptékben felmérni a fehérje feltekeredési stabilitását. Ezért ezek a szerzők egy olyan platform kifejlesztésére törekedtek, amellyel reprodukálható, nagy áteresztőképességű módon értékelhető a fehérje hajtogatás stabilitása.
Kotaro Tsuboyama, a cikk első szerzője elmondta: "Olyan technikával kezdtük, amely a fehérjéket a saját DNS-ükhöz kapcsolja. Ezekből a fehérje-DNS komplexekből nagyszámú DNS-könyvtárat hoztunk létre, és olyan enzimekkel kezeltük, amelyek elpusztítják a fel nem hajtott fehérjéket. Azokat az ép fehérjéket, amelyek az enzimkezelés során meg tudták tartani hajtogatott szerkezetüket, később DNS-szekvenálással azonosították."
Kép a természetből, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06328-6
Ezzel a megközelítéssel a szerzők akár 900,{1}} fehérjeszekvencia stabilitását is felmérhették egyetlen kémcsőben. Annak vizsgálatára, hogy a fehérjeszekvenciák egyes szekvenciaelemei hogyan befolyásolják a hajtogatási stabilitást, ezt a megközelítést alkalmazták számos természetes és mesterségesen tervezett fehérje szerkezeti domén elemzésére.
Gabriel J. Rocklin, a Northwestern Egyetem munkatársa, a tanulmány megfelelő szerzője elmondta: "Számos olyan tényezőt tudtunk azonosítani, amelyek hozzájárulnak a fehérje stabilitásához. Megközelítésünket a fehérjeszekvenciák specifikus mutációinak hatásainak elemzésére és azonosítására is alkalmaztuk. A mesterségesen megtervezett fehérjék stabilitásának meghatározó tényezői, így új betekintést nyújtva a jövőbeni fehérjetervezési módszerek előmozdításához."
Míg a fehérjestabilitás értékelésére szolgáló korábbi módszerek az egyes fehérjeszekvenciák értékelésére korlátozódtak, a fehérje hidrolízisének ez a cDNS-es demonstrációja lehetővé teszi számos fehérje értékelését egyetlen kísérletben, és példátlan mennyiségű információt szolgáltat a fehérje stabilitásával kapcsolatban. Ez a megközelítés elősegítheti a fehérjetekeredés új prediktív modelljeinek kidolgozását, ezáltal elősegítve a fehérje hibás hajtogatásával járó betegségek megértését.
