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化学家合成了数百万种在自然界找不到的蛋白质

2019/11/09 来源:江苏汽车网

导读

麻省理工学院的化学家们设计出了一种快速合成和挑选数百万种可用作抗埃博拉病毒和其他病毒的新型蛋白质的方法。活细胞产生的所有蛋白质都是由遗传密码

化学家合成了数百万种在自然界找不到的蛋白质

麻省理工学院的化学家们设计出了一种快速合成和挑选数百万种可用作抗埃博拉病毒和其他病毒的新型蛋白质的方法。活细胞产生的所有蛋白质都是由遗传密码编程的20 个氨基酸制成的。麻省理工学院的团队提出了一种从自然界未使用的氨基酸组装蛋白质的方法,其中许多是天然氨基酸的镜像。这些研究人员称之为“异种蛋白”的蛋白质,比天然存在的蛋白质具有许多优点。它们更稳定,这意味着不像大多数蛋白质药物,它们不需要冷藏,并且不会引起免疫反应。

化学家合成了数百万种在自然界找不到的蛋白质

“没有其他技术平台可以用来制造这些异蛋白,由于人们还没有在全部份子的全部形状中使用完全非自然的氨基酸组,”麻省理工学院副教授Brad pentelute说。化学和该论文的资深作者,该论文出现在5月21日这一周的美国国家科学院院刊上。pentelute和贾米森四年前推出的这个项目,与国防部高级研究计划局(DARpA),这要求他们想出一个方法来创建工作的分子摹拟天然存在的蛋白质,但是从非天然氨基酸制成。“使命是创造发现平台,使您能够化学制造自然界不存在的大型份子库,然后通过这些库挑选您所需的特定功能,”pentelute说。

化学家合成了数百万种在自然界找不到的蛋白质

对这个项目,研究团队建立在pentelute实验室之前开发的用于快速合成蛋白质链的技术上。他的桌面机器可以履行将氨基酸串在一起所需的所有化学反应,在几分钟内合成所需的蛋白质。作为其异种蛋白的构建基块,研究人员使用了16个“镜像”氨基酸。氨基酸可以以两种不同的构型存在,称为L和D. L和特定的氨基的d版本酸具有相同的化学组成,但是是彼此的镜像。细胞仅使用L氨基酸。研究人员随后使用合成化学装配数以千万计的蛋白质,每一个蛋白质长约30个氨基酸,全部为D构型。这些蛋白质都具有类似的折叠结构,其基于称为胰蛋白酶抑制剂的天然蛋白质的形状。

在这项研究之前,没有一个研究小组能够创造如此多的纯粹由非天然氨基酸组成的蛋白质。“重大的努力一直致力于开发将非天然氨基酸掺入蛋白质分子的方法,但这些方法通常受限于可同时结合到蛋白质分子中的非天然氨基酸的数量,”盖茨说。合成异种蛋白后,研究人员挑选出能辨认流感病毒表面蛋白 IgG抗体的蛋白。用荧光分子标记抗体,然后与异种蛋白混合。研究人员利用称为荧光激活细胞分选的系统,能够分离与荧光IgG分子结合的异种蛋白。

这个屏幕,可以在几个小时内完成,揭穿了几种与靶标结合的异种蛋白。在其他未发表在pNAS论文中的实验中,研究人员还肯定了与炭疽毒素和埃博拉病毒产生的糖蛋白结合的异种蛋白。这项工作是与美国陆军传染病医学研究所的John Dye,Spencer Stonier和Christopher Cote合作完成的。研究人员正在研究模拟不同脚手架形状的蛋白质合成,他们正在寻觅与其他潜伏药物靶点结合的异种蛋白。他们的长时间目标是使用该系统快速合成和鉴定可用于中和任何类型新兴传染病的蛋白质。“我们希望能够利用这个平台以快速的方式发现分子,并且我们可以根据需求对它们进行化学制造,并且在我们制造它们以后,它们可以在没有冷藏的情况下运到整个地方,用于现场,” pentelute说。

除潜在的药物之外,研究人员还希望开发能够作为酶催化新型化学反应的“异种酶” - 蛋白。

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