Sống khỏe

Nối các protein lại với nhau bằng các liên kết cứng

Protein distancing | Our Research
Nguyên tắc của cầu protein được phát triển ở PSI: Hai protein (A và B) được kết nối với nhau khác ở một khoảng cách và góc cố định bằng một vòng xoắn protein cứng (C). Do đó chúng không thể đến gần nhau và không thể tương tác. Nhà cung cấp hình ảnh: Paul Scherrer Institute / Mahir Dzambegovic

Các nhà nghiên cứu tại Viện Paul Scherrer PSI là những người đầu tiên kết hợp hai protein lại với nhau bằng một liên kết bền vững và độc lập. Phần tử cấu trúc giữ hai phân tử protein với nhau ở một khoảng cách và góc xác định, giống như cách mà một tay cầm thanh tạ kết nối hai quả nặng. Ví dụ, kiểu liên kết này có thể giúp phát triển cái gọi là các phần tử giống vi rút cho vắc xin. Các nhà nghiên cứu báo cáo kết quả của họ ngày hôm nay trên tạp chí Cấu trúc .

“Protein đã được tối ưu hóa trong quá trình tiến hóa qua hàng triệu năm”, nhà sinh học phân tử Roger Benoit từ Phòng thí nghiệm PSI về Sinh học nano cho biết. “Trong tự nhiên, nơi các protein cần phải cứng cáp, chúng có. Nhưng rất khó để bắt chước điều đó trong phòng thí nghiệm.”

Nếu bạn muốn nối hai protein nhưng vẫn giữ chúng ở một khoảng cách và góc xác định thông qua cầu nối protein, bạn đang gặp khó khăn. Yếu tố kết nối thường quá linh hoạt, cho phép hai protein đến quá gần nhau. Nó giống như thể bạn buộc hai quả nặng lại với nhau bằng một sợi dây. Ngay sau khi bạn nâng dây để các quả nặng có thể lắc lư tự do, chúng sẽ kết hợp lại với nhau. Tuy nhiên, khi các phân tử protein tiếp cận nhau, chúng có thể tương tác. Sự tiếp xúc giữa các protein thường hạn chế sự tự do di chuyển tự nhiên trong cấu trúc – các phân tử chuyển động khác với chúng nếu không có sự tiếp xúc với protein khác.

Có thể có nhiều ứng dụng cho trái phiếu có độ linh hoạt thấp hơn, tuy nhiên việc thiết kế chúng rất khó. Benoit nói: “Thông thường, rất khó để dự đoán cách các protein gấp lại và cấu trúc của chúng trông như thế nào trong thực tế. Nghĩa là, việc xâu chuỗi một số protein với nhau với khoảng cách và hướng mong muốn thường đòi hỏi sự tối ưu hóa cực kỳ phức tạp trong phòng thí nghiệm.

Roger Benoit và nhóm của ông hiện đã tìm ra giải pháp. Họ đã sử dụng một phân đoạn của protein có vai trò, ví dụ, trong việc chữa lành vết thương trong . Một phần của protein này tạo thành một chuỗi xoắn, một dạng xoắn ốc. Xương sống của nó được ổn định bởi sự tương tác giữa các chuỗi bên của nó. Do đó, đường xoắn ốc vẫn còn nguyên vẹn và khá cứng – gần giống như một đường xoắn ốc kim loại làm bằng thép cứng. Với Benoit này đã liên kết thành công một số protein với nhau theo cách mong muốn.

Về mặt tương tự thanh tạ , điều đó có nghĩa là các nhà nghiên cứu hiện đã liên kết các protein lại với nhau bằng cách sử dụng một hình xoắn ốc bằng kim loại thay vì dây thừng, do đó giữ khoảng cách giữa chúng không đổi. Bằng cách này, chúng cũng thiết lập hướng của hai protein với nhau.

Đầu vào cho vắc xin mới

Những kết nối cứng nhắc như vậy có tiềm năng cho nhiều ứng dụng thực tế. Trong số những thứ khác, chúng có thể hữu ích trong việc phát triển vắc-xin chống lại vi-rút, bao gồm cả Sars-CoV-2.

Vắc xin thường được sản xuất bằng cách làm cho mầm bệnh không hoạt động. Chúng không còn có thể gây hại cho con người, nhưng chúng kích thích hệ thống miễn dịch sản xuất kháng thể. Các hạt giống virus được chuẩn bị trong phòng thí nghiệm là một lựa chọn khác. Nhiều protein bề mặt đặc trưng của vi rút được gắn vào bề mặt của các phần tử giống vi rút này, để hệ thống miễn dịch phát hiện chúng và sau đó tạo ra kháng thể.

Một lợi thế được cung cấp bởi các hạt giống vi rút là, vì chúng không chứa vật liệu di truyền của mầm bệnh, nên chúng sẽ không có cơ hội nhân lên. Vì lý do này, chúng an toàn hơn các mầm bệnh đã suy yếu và chúng hiện đang được điều tra để bảo vệ chống lại một số loại vi rút, chẳng hạn như vi rút viêm gan B và vi rút u nhú ở người.

Với đầu nối cứng, các protein của vi rút có thể được gắn vào bề mặt của chính xác hơn. Benoit giải thích: “Nếu kết nối giữa hạt và protein virus quá linh hoạt, các protein có thể gấp lại, và sau đó chúng không thể tiếp cận được nữa. Hệ thống miễn dịch không nhận ra chúng cũng. Nếu các protein nổi bật hơn so với các hạt và tất cả đều tự thể hiện ở một góc và khoảng cách xác định trước, càng tốt với bộ đệm, thì vắc xin tốt hơn và hiệu quả hơn có thể được phát triển.

Xương và lụa

Benoit hy vọng rằng vật liệu sinh học mới cũng có thể được tạo ra theo cách này . Chuỗi xoắn có thể đóng vai trò như một khối xây dựng kết hợp với các protein khác. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu có thể xây dựng giàn protein 3D, chẳng hạn, để thay thế một mảnh xương. “Hoặc bạn có thể sử dụng nó để kết hợp các protein thành các chuỗi dài và tạo ra các loại vải dệt mới giống như lụa, sau đó thậm chí có thể phân hủy sinh học.”

Các nhà nghiên cứu tại PSI và các viện nghiên cứu trên toàn thế giới đang nghiên cứu việc làm sáng tỏ cấu trúc của protein cũng sẽ được hưởng lợi từ phương pháp mới. Đó là bởi vì được liên kết thông qua xoắn cứng có thể được tối ưu hóa để chúng kết tinh nhưng vẫn giữ được sự tự do chuyển động tự nhiên của chúng trong các tinh thể. Điều này sẽ giúp bạn dễ dàng kiểm tra cấu trúc của chúng hơn. Với các phương pháp mới của tinh thể phân tích cấu trúc, ví dụ bằng cách sử dụng tia X laser điện tử tự do SwissFEL tại PSI, các protein thậm chí có thể được quan sát hoạt động, ví dụ như khi các máy bơm màng vận chuyển các chất ra khỏi tế bào.



Thêm thông tin: . Cấu trúc (2021). DOI: doi.org/10.1016/j.str.2021.09.002

Trích dẫn : Nối các protein lại với nhau bằng các liên kết cứng (2021, 28 tháng 9) được truy xuất ngày 28 tháng 9 năm 2021 từ https://phys.org/news/2021- 09-protein -rsh-links.html

Tài liệu này có bản quyền. Ngoài bất kỳ giao dịch công bằng nào cho mục đích học tập hoặc nghiên cứu tư nhân, không có phần nào được sao chép mà không có sự cho phép bằng văn bản. Nội dung được cung cấp chỉ phục vụ cho mục đích thông tin.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button