iPon Hírek

Működő fehérjéket is kódolhatnak a szintetikus gének

Dátum | 2017. 05. 04.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Bár az aminosavakból elvileg rengeteg különböző fehérje állítható össze, a természetben ezen potenciális proteineknek csak egy nagyon kis százaléka létezik. Pedig a valóságban nem előforduló receptek alapján készült fehérjéknek is lehetnek hasznos funkcióik. Annak kiderítése érdekében, hogy pontosan milyen működések rejtőznek ezen kipróbálatlan összeállításokban, a szakértők már egy ideje kísérleteznek mesterséges fehérjék létrehozásával. Mostanáig azonban az ilyen próbálkozásokat gondos tervezés előzte meg, a kutatók előre kitalálták, hogy milyen szerkezetű fehérjét akarnak létrehozni annak a molekulának megfelelően, amellyel interakcióba kívánták léptetni a proteint, és ezt szem előtt tartva válogatták össze és rakták sorba az aminosavakat. Michael Hecht, a Princeton kémikusa és kollégái azonban más utat választottak: az alapvető szerkezet kiválasztásán túl nem terveztek, hanem csak összedobták az aminosavakat, és megnézték, hogy mi sül ki belőle. A fehérjék egyrészt azért hajtogatódnak össze (vagy tekerednek fel), mert a láncot alkotó egyes aminosavak között hidrogénkötések jönnek létre, ennek köszönhető a másodlagos szerkezet létrejötte, a harmadlagos szerkezet pedig hidrofób kölcsönhatások nyomán alakul ki. Hecht egy négy hélixből álló alapszerkezetet választott ki, amely úgy néz ki, mintha négy ujj sorakozna egymás mellett. Úgy válogatta össze az aminosavakat, hogy a végeredmény ilyen alakú legyen, de ezen túl véletlenszerűen rakta össze az építőelemeket. A módszerrel nagyjából egymillió félig-meddig véletlenszerű fehérjereceptet állított elő, majd létrehozta az ezek kódolásához szükséges géneket. A mesterségesen előállított DNS-szakaszokat ezt követően kólibaktériumok genomjába ültették be a szakértők, amelyek legyártották a fehérjéket. Annak érdekében, hogy megtudják, az általuk kitalált proteineknek van-e biológiai funkciójuk, géneket olyan mikrobákba ültették be, amelyek genomjából előzőleg eltávolítottak egy-egy gént. Ráadásul olyan szakaszokat deaktiváltak, amelyek fontos enzimeket kódoltak. A kísérlet során arra voltak kíváncsiak a kutatók, hogy vajon az új recept alapján készült fehérjék valamelyike képes lesz-e megmenteni a baktériumot. A legtöbbször ez nem történt meg, de a 80 géntörléses próbálkozásból 4 esetben az új fehérjék között volt olyan, amely átvette a kiesett enzim szerepét. Érdekes módon ráadásul nem egyszerűen arról volt szó, hogy az új fehérjék ugyanazt a reakciót kezdték katalizálni, amit az eltávolított enzim. Ehelyett más, rokon enzimek működését fokozták, amelyek így pótolni tudták a kiesett molekula munkáját. Egy másik kísérletből az is kiderült, hogy az új fehérjék egyike enzimként viselkedve egy olyan kémiai reakciót segített elő, amelyben szerin, tehát egy aminosav termelődött. Hecht szerint ez alapján valószínűnek tűnik, hogy a kipróbált térszerkezetű és más, hasonlóan egyszerű, korábban elsősorban strukturális szerepükről ismert fehérjék közt több olyan is lehet, amely katalizátorként képes viselkedni, vagyis felgyorsít és fokoz bizonyos kémiai reakciókat. A szintetikus biológusok a jövőben Hecht módszerével egy sor újfajta fehérjét állíthatnak elő, amelyek különböző feladatokat látnak el a sejtek életében. Többek közt például olyan proteineket is lehetne ilyen módon gyártani, amelyek mondjuk különböző méreganyagokat kötnek meg, vagy bontanak le. Ehhez azonban még sok munkára lesz szükség, hiszen sok esetben még a Hecht által létrehozott fehérjék pontos működése sem ismert.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

6. Pandion
2017.05.04. 15:49
Nem tartom túl jó ötletnek véletlenszerű fehérjéket kódoló génszekvenciákat E. coli-ba ültetgetni és várni, hogy mi sül ki belőle...
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. ChoSimba Pandi...
2017.05.04. 16:28
Szerintem meg nem kell ettől félni. Az E.coli olyan nagy számban van jelen, hogy az összes kombináció "kimutálódott" legalább egyszer valahol, valamikor.
A többi baktériumról nem is szólva.
Nincs új a Nap alatt, csak olyan, amit még nem fedeztünk fel
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. morgyi ChoSi...
2017.05.04. 17:27
Nem hiszem hogy minden kimutálódott. Azért nem hiszem hogy ilyen egyszerű. Nem telt el szerintem annyi idő az élet kialakulása óta. Elég csak kifejleszteni véletlenül egy olyan baktériumtörzset ami minden ismert antibiotikum ellen immunis és nagy hatásfokkal képes szélsőséges körülmények között is reprodukálodni
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. Asagrim morgy...
2017.05.04. 17:31
Van már ilyen:

https://www.forbes.com/sites/brucelee/2017/01/15/woman-dies-from-bacteria-resistant-to-all-antibiotics-why-dont-more-people-care/#334650f71648
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. Pandion ChoSi...
2017.05.08. 10:20
Azért ez így ebben a formában nem igaz. A fehérjék változása nem random. Az evolúció során a szelekció mindig valamilyen külső hatásra reagál és az éppen akkor és ott előnyösebb válozatokat részesíti előnyben. A mutáció bizonyos szintig véletlen, de azért az még földtörténeti léptékben is elég ritka ahhoz, hogy minden létező kombináció látrejöjjön, és a mutáns génekre is (amik az új fehérjét kódolják) érvényes a szelekciós nyomás, vagyis csak az marad fent, ami akkor előnyősebb valamiért. "nincs új a nap alatt" azt jelentené, hogy megállt az evolúció, már mindent kipróbált és a mostani állapot nem változik tovább - ami nyílván nem igaz. Most több példát is hozhatnék erre vonatkozóan, pl az influenza vírus állandó változását és megújulását, vagy a MRSA folyamatos fejlődését és újabb és újabb módszereit amivel rezisztens lesz az antibiotkumokra.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. ChoSimba Pandi...
2017.05.08. 12:54
Ez okés, én inkább arra gondoltam, hogy ha lenne olyan "egyszerű" mutáció, amivel az ecoliból tömeggyilkos lenne, akkor az már most is bekövetkezhetne, mert a szabadban jó pár nagyságrenddel több ecoli van, mint egy petricsészében, így sokkal valószínűbb, hogy ott fejlődne ki (mármint a szabadban).
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!