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Science:新方法讓蛋白在非天然環(huán)境中保持活性

閱讀:1122      發(fā)布時(shí)間:2018-3-23
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蛋白存在的問(wèn)題是它們是非常挑剔的。將它們從它們的天然環(huán)境中移除,它們可能會(huì)降解。 為了正常地發(fā)揮功能,蛋白必須折疊成特定的結(jié)構(gòu),而且這種折疊通常需要其他蛋白的幫助。 為了克服這一挑戰(zhàn),來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校 的Ting Xu教授及其團(tuán)隊(duì)分析了蛋白序列和表面的趨勢(shì),以便觀察他們是否能夠開(kāi)發(fā)一種合成聚合物,其中這種合成聚合物會(huì)提供蛋白保持它的結(jié)構(gòu)和功能所需的所有一切。

Xu團(tuán)隊(duì)構(gòu)建出隨機(jī)異源聚合物(random heteropolymer, RHP)。RHP由四種類型的單體亞單位(monomer subunit)組成,每種單體亞單位具有與感興趣的蛋白表面上的化學(xué)片段相互作用的化學(xué)性質(zhì)。這些單體亞單位相互連接在一起來(lái)模擬天然的蛋白,從而使得它們與蛋 白表面之間的相互作用的靈活性zui大化。因此,RHP起著經(jīng)常在細(xì)胞內(nèi)觀察到的非結(jié)構(gòu)化蛋白的作用。它們?cè)诘鞍追g期間增加膜蛋白在水中的折疊,并且保持水溶性蛋白質(zhì)有機(jī)溶劑中的活性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年3月16日的Science期刊上,論文標(biāo)題為“Random heteropolymers preserve protein function in foreign environments”。
 

圖片來(lái)自Christopher DelRe和Charley Huang。

 

在這項(xiàng)研究中,來(lái)自美國(guó)西北大學(xué)的研究人員進(jìn)行了大量的分子模擬研究來(lái)證實(shí)RHP順利地與蛋白表面相互作用,在有機(jī)溶劑中包裹在蛋白表面上,在水中微弱地包裹在蛋白表面上,從而導(dǎo)致在非天然環(huán)境中產(chǎn)生正確的蛋白折疊和穩(wěn)定性。

這些研究人員隨后測(cè)試了他們是否能夠利用RHP制造出基于蛋白的用于對(duì)有毒化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行生物修復(fù)的材料。他們將RHP與一種被稱作有機(jī)磷水解酶(organophosphorus hydrolase, OPH)的蛋白混合在一起。OPH能夠降解在殺蟲(chóng)劑和化學(xué)戰(zhàn)劑中發(fā)現(xiàn)的有毒性的有機(jī)磷。 

這些研究人員利用RHP和OPH制造出纖維墊(fiber mat),將這些纖維墊浸入到一種*的殺蟲(chóng)劑溶液中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些纖維墊在幾分鐘內(nèi)降解的這種殺蟲(chóng)劑數(shù)量大約相當(dāng)于纖維墊總重量的十分之一。他們表示,這種方法應(yīng)當(dāng)可適用于其他的酶。(生物谷 )

參考資料:

Brian Panganiban, Baofu Qiao, Tao Jiang et al. Random heteropolymers preserve protein function in foreign environments. Science, 16 Mar 2018, 359(6381):1239-1243, doi:10.1126/science.aao0335

Alfredo Alexander-Katz, Reid C. Van Lehn. Random copolymers that protect proteins. Science, 16 Mar 2018, 359(6381):1216-1217, doi:10.1126/science.aat0155

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