دانشمندان پروتئین‌ها را به طور دقیق مورد آزمایش قرار می‌دهند

این تکنیک راه را برای ایجاد ماشین های پروتیینی نانو و کارکردهای مهندسی سلولی جدید هموار می‌کند .

دانشگاه علوم پزشکی واشینگتن

پروتئینی که در آزمایشگاه طراحی شده‌اند ، اکنون می‌توانند با همان روشی که مولکول‌های DNA برای تشکیل یک مارپیچ مضاعف عبور می‌کنند ، به سرعت به هم متصل شوند . این روش می‌تواند طراحی ماشین های پروتیینی نانو را که می‌تواند به طور بالقوه به تشخیص و درمان بیماری‌ها کمک کند ،

امکان پذیر می کند ، به مهندسی دقیق سلول‌ها اجازه می دهد و وظایف مختلفی را انجام میدهد . این تکنیک به دانشمندان یک روش مناسب و قابل‌برنامه‌ریزی برای کنترل این که چگونه ماشین‌های پروتیینی تعامل دارند ، ارایه می‌دهد . پروتیین‌ها در این آزمایشگاه به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با همان روشی که مولکول‌های DNA به شکل مارپیچ دو رشته‌ای را تشکیل می‌دهند ، به سرعت با هم جمع می شوند.

این تکنیک که توسعه آن توسط دانشکده علوم پزشکی دانشگاه واشنگتن هدایت می‌شود ، می‌تواند طراحی ماشینهای پروتیین نانو را که می‌تواند به طور بالقوه به تشخیص و درمان بیماری‌ها کمک کند، امکان مهندسی دقیق سلول‌ها را فراهم کرده و انواع مختلفی از وظایف را انجام دهد .

گفته زیبوچن در مورد پروتئین ها

به گفته زیبو چن، نویسنده اصلی این مقاله و دانشجوی فارغ التحصیل رشته ی بیوشیمی: هر ماشین برای اینکه خوب کار کند باید اجزاء ان بخوبی در کنار یکدیگر قرار بگیرند. این تکنیک برای شما این امکان را فراهم می‌کند که پروتئین‌ها را طراحی کنید تا آن‌ها دقیقا ً با هم باشند و شما چطور می‌خواهید آن‌ها را طراحی کنید .

این تحقیق در موسسه طراحی پروتیین uw ، به کارگردانی دیوید بیکر ، پروفسور بیوشیمی در دانشگاه پزشکی واشینگتن و محقق موسسه پزشکی هوارد هیوز انجام شد. محققان یافته‌های خود را در مورد مساله ۱۹ دسامبر مجله طبیعت گزارش می‌دهند .

در گذشته ، محققان علاقمند به طراحی نانو ماشین های بیو مولکولی که اغلب از DNA به عنوان یک جز اصلی استفاده می‌کردند، داشتند. این به این دلیل است که رشته‌های DNA با هم می‌آیند و پیوندهای هیدروژنی را تشکیل می‌دهند تا یک مارپیچ دوگانه ایجاد کنند ، اما تنها در صورتی این اتفاق می افتد که دنباله‌های آن‌ها مکمل یکدیگر باشند.

این تیم الگوریتم ‌های طراحی پروتیین جدیدی را توسعه داد که پروتئین‌های مکمل را تولید می‌کند که به طور دقیق با یکدیگر با استفاده از همان زبان شیمیایی DNA جفت می‌شوند . چن گفت : ” این اولین پیشرفت در نوع خود است . ”

نتیجه گیری در مورد پروتئین ها و بازخورد های شیمیایی آن ها

” آنچه که ما انجام می‌دهیم ، طراحی محاسباتی این شبکه‌های پیوند هیدروژنی است ، به طوری که هر جفت پروتیین یک توالی مکمل منحصر به فرد دارد . تنها یک راه برای آن‌ها وجود دارد که با هم بیایند و آن‌ها از واکنش متقابل با پروتئین‌های دیگر واکنش نشان نمی‌دهند .”

اسکات Boyken ، یکی دیگر از نویسندگان مقاله و محقق دکترا در موسسه طراحی پروتیین ، گفت : ” سلول‌های مهندسی برای انجام وظایف جدید ، آینده دارو و بیوتکنولوژی هستند ، چه از طریق تولید باکتری که برای تولید انرژی یا پاک کردن زباله‌های سمی یا ایجاد سلول‌های ایمنی که به سرطان حمله می‌کنند . ”

این روش به دانشمندان روشی دقیق و قابل‌برنامه‌ریزی برای کنترل چگونگی تعامل ماشین‌های پروتئینی , یک گام کلیدی در جهت دستیابی به این وظایف جدید می‌دهد . ما دری بزرگ برای طرح نانو مواد پروتئینی باز کردیم . ”

محققان در مطالعه خود از یک برنامه کامپیوتری توسعه‌یافته در آزمایشگاه بیکر به نام Rosetta استفاده کردند .

این برنامه از این واقعیت استفاده می کند که شکل یک زنجیره اسید آمینه فرض شده توسط نیروهای جاذبه و افتادگی بین اسیدهای آمینه زنجیره ای و مایع که در آن زنجیره غوطه ور است، هدایت می شود.

با محاسبه شکل که بهترین این نیروها را متعادل می کند به طوری که زنجیره به پایین‌ترین سطح انرژی خود برسد ، این برنامه می‌تواند شکل یک زنجیره آمینو اسید داده‌ شده را پیش‌بینی کند . این کار با هم‌کاری محققان به رهبری ویکی Wysocki در دانشگاه ایالتی اوهایو و توسط Nikolaos Sgourakis در دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا کروز صورت گرفت .

منابع:

مواد ارایه‌شده از سوی دانشگاه علوم پزشکی واشینگتن . نکته : محتوا می‌تواند برای سبک و سایز ویرایش شود .

منبع خبر : www.sciencedaily.com

مرجع ژورنال :

Zibo Chen, Scott E. Boyken, Mengxuan Jia, Florian Busch, David Flores-Solis, Matthew J. Bick, Peilong Lu, Zachary L. VanAernum, Aniruddha Sahasrabuddhe, Robert A. Langan, Sherry Bermeo, T. J. Brunette, Vikram Khipple Mulligan, Lauren P. Carter, Frank DiMaio, Nikolaos G. Sgourakis, Vicki H. Wysocki, David Baker. Programmable design of orthogonal protein heterodimers. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0802-y