Někomu nemusí být cizí origami, ve kterém se papír složitě skládá do různých tvarů. Věděli však lidé, že proteiny v lidském těle také podléhají složitému procesu skládání, který je rozhodující pro jejich strukturu a funkci?
V nové studii vědci z Northwestern University ve Spojených státech a Institute of Industrial Science na univerzitě v Tokiu v Japonsku vrhli nové světlo na stabilitu skládání proteinů - tendenci proteinů udržovat si své složené tvary - ve které je stabilita skládání proteinů je ústředním faktorem u nemocí, jako je rakovina, Alzheimerova choroba a cystická fibróza. Vyvinuli novou vysoce výkonnou metodu, cDNA display proteolýzu, k posouzení stability skládání téměř milionu proteinů v jediném experimentu. Výsledky studie byly zveřejněny online 19. července 2023 v časopise Nature pod názvem „Experimentální analýza stability skládání proteinů v biologii a designu v mega měřítku“.
Proteiny jsou zpočátku vytvořeny z jednoho řetězce aminokyselin, které se následně skládají do trojrozměrného tvaru. Nesprávné složení nebo udržení této trojrozměrné struktury může narušit funkci proteinu a vést k onemocnění.
Pochopení toho, jak je udržována stabilita skládání proteinů, tedy poskytne nové nápady pro studium nemocí zahrnujících chybně složené proteiny. Dříve však bylo obtížné hodnotit stabilitu skládání proteinů účinným a ve velkém měřítku. Proto se tito autoři snažili vyvinout platformu pro hodnocení stability skládání proteinů reprodukovatelným a vysoce výkonným způsobem.
Kotaro Tsuboyama, první autor článku, řekl: "Začali jsme s technikou, která připojuje proteiny k jejich vlastní DNA. Vytvořili jsme velké množství těchto komplexů protein-DNA pomocí knihovny DNA a ošetřili jsme je enzymy, které ničí nesbalené proteiny." Neporušené proteiny, které byly schopny zachovat svou složenou strukturu během působení enzymu, byly následně identifikovány sekvenováním DNA."
Obrázek z přírody, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06328-6
Tento přístup těmto autorům umožnil zhodnotit stabilitu až 900 000 proteinových sekvencí v jedné zkumavce. Aby prozkoumali, jak jednotlivé sekvenční prvky v proteinových sekvencích ovlivňují stabilitu skládání, použili tento přístup k analýze řady přirozených a uměle navržených proteinových strukturních domén.
Gabriel J. Rocklin z Northwestern University, odpovídající autor článku, řekl: "Byli jsme schopni identifikovat řadu faktorů, které přispívají ke stabilitě proteinu. Náš přístup jsme také použili k analýze účinků specifických mutací v proteinových sekvencích a k identifikaci determinanty stability v uměle navržených proteinech, což poskytuje nové poznatky, které pomohou pokročit v budoucích metodách navrhování proteinů."
Zatímco předchozí metody hodnocení stability proteinu byly omezeny na hodnocení jednotlivých proteinových sekvencí, tato cDNA demonstrace proteinové hydrolýzy umožňuje vyhodnocení mnoha proteinů v jediném experimentu, což poskytuje nebývalé množství informací o proteinové stabilitě. Tento přístup by mohl pokročit ve vývoji nových prediktivních modelů skládání proteinů, a tak prohloubit naše chápání nemocí zahrnujících chybné skládání proteinů.
