[ad_1]

مهندسان زیستی کشف کرده اند که چرا پروتئین های ساخته شده از ابتدا نسبت به پروتئین های موجود در طبیعت در برابر دماهای بالا تحمل بیشتری دارند.

پروتئین های طبیعی با “پایداری حرارتی” بالا برای طیف گسترده ای از کاربردها ، از پخت و تولید کاغذ تا تولید مواد شیمیایی ، ارزش گذاری می شوند. تلاش برای بهبود پایداری حرارتی پروتئین ها – و کشف اصول نهفته در آنها – یکی از مهمترین مباحث در بیوتکنولوژی است.

آخرین کشفیات توصیف شده در اطلاعیه های آکادمی ملی علوم در 23 نوامبر سال 2020 ، امکان پروتئین های آزمایشگاهی با کاربرد صنعتی حتی بهتر را فراهم کنید.

محققان در زمینه نسبتاً جوان طراحی پروتئین در تلاشند انواع جدیدی از پروتئین ها را برای کاربردهای پزشکی ، دارویی و صنعتی بی شماری ابداع کنند. تا همین اواخر ، مهندسان پروتئین بر دستکاری پروتئین های طبیعی موجود تمرکز داشتند. با این حال ، تغییر این پروتئین های طبیعی بدون ایجاد اختلال در عملکرد کلی پروتئین – مانند افزودن چرخ پنجم به ماشین – دشوار است.

برای جلوگیری از این امر ، برخی از مهندسین پروتئین شروع به ایجاد پروتئین های جدید کاملاً از ابتدا یا همان چیزی که به آن طراحی پروتئین نو نو می گویند ، کرده اند.

با این حال ، این جستجو س setالات خاص خود را دارد. به عنوان مثال ، محاسبه پروتئین از ابتدا بسیار دشوارتر است و نیاز به درک کاملی از اصول تاشو پروتئین دارد – سطح بیشماری از چگونگی جمع شدن پروتئین به معنای واقعی در یک ساختار خاص.

در زیست شناسی ، ساختار عملکردی را تعریف می کند ، شبیه به اینکه کلید در قفل یا زنجیر چرخ قرار می گیرد. شکل تشکیل بیولوژیکی همان چیزی است که به آن اجازه می دهد کار خود را در بدن انجام دهد. و هنگامی که توسط سلول ها تولید می شوند ، پروتئین ها به سادگی در نتیجه قوانین فیزیکی شکل می گیرند.

اما اصول حاکم بر تعامل این قوانین فیزیکی در طی فرآیند تاشو ناامیدکننده پیچیده است – از این رو مشکل محاسباتی است. آنها هنوز هم تا حد زیادی ناشناخته هستند. بنابراین ، در سال های اخیر ، تلاش زیادی در مهندسی پروتئین بر تلاش برای کشف این اصول طراحی پروتئین متمرکز بر قوانین فیزیک بوده است.

و یکی از رمز و رازهایی که طراحان پروتئین با آن روبرو هستند پایداری حرارتی بالای این پروتئین های “آزمایشگاهی” است.

نوبویاسو کوگا ، استادیار انستیتوی علوم مولکولی و نویسنده این مطالعه گفت: “به دلایلی ، پروتئین های نو نو بارها و بارها در دمای نسبتاً بالا افزایش تحمل نشان داده اند.” “در جایی که دیگران” تکامل می یابند “، پروتئین های آزمایشگاهی هنوز هم کاملاً بالاتر از 100 درجه سانتیگراد کار می کنند.”

اصول طراحی که تاکنون کشف شده است ، بر اهمیت ساختار ستون فقرات پروتئین ها – زنجیره اتم های نیتروژن ، کربن ، اکسیژن و هیدروژن تأکید می کند.

از سوی دیگر ، این اصول همچنین معتقدند که بسته بندی محکم هسته چرب ، آبگریز (ضد آب) پروتئین های طبیعی – یا بهتر بگوییم فعل و انفعالات مولکولی که به آنها اجازه می دهد محکم کنار هم بنشینند مانند قطعات پازل – نیروی غالب است ، که باعث جمع شدن پروتئین ها می شود. همانطور که کره و آب با هم مخلوط نمی شوند ، قسمت چربی پروتئین نیز وقتی با آب احاطه شود ، به طور طبیعی و بدون نیاز به “فشار” خارجی بهم می پیوندد.

نوبویاسو کوگا گفت: “در واقع ، طبق اصول طراحی ما ، هسته های پروتئینی به طور خاص طراحی شده اند تا آنجا که ممکن است محکم بسته شده و تا حد ممکن چرب باشند.” “بنابراین سوال این بود ،” کدام یک برای ثبات حرارتی بالا ، ساختار ستون فقرات یا بسته بندی چربی و یک هسته متراکم مهمتر است؟ “

بنابراین محققان پروتئین های تازه طراحی شده آنها را که بالاترین پایداری حرارتی را نشان می دهند ، گرفتند و شروع به تغییر آنها با ده اسید آمینه مرتبط با بسته بندی هسته آبگریز کردند. در حین انجام این کار ، آنها همچنان توانایی جمع شدن و کمی کاهش ثبات حرارتی کلی را دارند ، که نشان می دهد این ساختار ستون فقرات است ، نه هسته آبگریز ، که بیشترین ثبات را در گرمایی دارد. Naohiro Kobayashi ، یکی از نویسندگان و محقق ارشد تحقیق در RIKEN ، گفت: “به طور شگفت آور ، پروتئین می تواند با پایداری حرارتی بالا ، حتی هسته سست بسته ، جمع شود.”

ری کوگا ، همکار و محقق در مرکز تحقیقات سیستم های زندگی و زندگی (ExCELLS) ، افزود: “بسته بندی بسته بندی شده متراکم آبگریز ممکن است از اهمیت ویژه ای برخوردار نباشد”. ما می توانیم یک پروتئین بسیار پایدار ایجاد کنیم ، حتی اگر هسته آنچنان بهینه نشده است. “

گام بعدی برای محققان ، توسعه بیشتر اصول منطقی برای طراحی پروتئین است ، به ویژه با توجه به میزان تغییر این زیرسازی های ستون فقرات ، به ویژه خطوط موجود در آن ، بدون به خطر انداختن توانایی آن برای جمع شدن و بالا رفتن پایداری حرارتی.

[ad_2]

منبع: unbox-news.ir