Nasumično generiran, potpuno nov enzim spašava mutirajuće bakterije

Kolorirana skenirajuća elektronska mikrografija Escherichia coli  (E. coli), uzgojena u kulturi i nalijepljena na pokrovnom platnu.Uvećaj / Kolorirani skenirajući elektronski mikrograf Escherichia coli (E. coli), uzgaja se u kulturi i lijepi se na pokrovni kliz.NIAID / Flickr

Proteini su lanci aminokiselina i svaka karika u lancu može sadržavati bilo koju od 20 aminokiselina na koje se oslanja život. Ako ti trebalo bi nasumično odabrati svaku vezu, broj mogućih proteina završava prilično brzo dostižući astronomske razine.

Pa kako život ikad završava razvijajući potpuno nove gene? Jedan laboratorij je odgovorio na to pitanje stvarajući vlastite proteine od nule.

Još davne 2016. godine isti je laboratorij smislio taj novi, nasumični slučaj proteini mogu obavljati osnovne funkcije. I ti novi proteini bili su zaista novi. Generirali su ih znanstvenici koji su pravili amino kisele sekvence nasumično i zatim zadrže sve što je presavijeno u stabilne spiralne strukture obično se nalaze u proteinima. To Zatim su prikazani proteini da bi se vidjelo može li to spasiti E. coli nedostajali su geni bitni za opstanak.

Uspjela su tri proteina, što govori da su nadoknadili za bitnu funkciju gena koji nedostaje. Ali to nisu učinili djelujući kao katalizator (što znači da nisu bili enzimi).

U nedavnom je radu laboratorija Nature Chemical Biology izvještava da je jedan noviji protein djelovao kao katalizator.

Ti. koliuz u tim eksperimentima nedostajao je sposobnost korištenja željeza koje se pruža u njihovom mediju zbog brisanje gena koji normalno pruža ovu funkciju. Dakle eksperimenti su bili test da se utvrdi je li slučajno generiran protein mogli bi katalizirati reakcije željezom. Tri proteina koji su prošli ovaj test 2016. godine, međutim, jednostavno su izmijenjeni geni aktivnost tako da je željezo postalo dostupno i preko drugih putevi.

Da bi stvorili nedavni enzim, istraživači su uzeli jedan od proteini koji su već spasili mutantE. colii podvrgavali su ga slučajnoj mutagenezi. To u konačnici proizveo je enzim koji oslobađa željezo. Baš poput prirodnog enzima, ovaj sintetik ima kiralnu sklonost svom supstratu, što znači da može raditi samo s jednim strukturnim oblikom molekule, a ne njegove zrcalne slike.

Ali njegove sličnosti s prirodnim enzimom tu završavaju aminokiselinski slijed ovog sintetskog enzima nema nikakve veze s tim bakterijski enzim koji zamjenjuje. Ovo je shvatilo kako to djeluje vrlo teško. Obično se to radi usporedbom proteina u pitanju za slične druge vrste: očito ne an opcija ovdje. Istraživači su ga također pokušali kristalizirati, što pustili bi ih da shvate njegovu strukturu, ali nema dogovora.

Tako su počeli mutirati jednu po jednu aminokiseline kako bi vidjeli što mutacijama enzim je učinio neaktivnim. Ovo im je reklo da originalna aminokiselina koja je zamijenjena mora biti važna. Ovaj otkrilo je pet određenih aminokiselina koje se sastoje od vjerojatno aktivno web mjesto. Kad softver koji predviđa strukture proteina dobili su aminokiselinski slijed bjelančevina i rekli su im da su ovi pet ih je moralo biti blisko, ispalo je jednu strukturu činilo se najvjerojatnijim.

I baš kao i niz aminokiselina, struktura je izgledala tako potpuno različito od nativnog enzima kojeg imaju istraživači mislim da enzim mora djelovati kroz potpuno novi mehanizam.

Znanstvenici su napravili ovaj enzim ne koristeći nikakvu racionalnu dizajn ili strategija; samo su se usklađivali sa slučajnim amino kiselinske sekvence i imaju bakterije određuju mogu li što učiniti oni su željeli. U potpuno zamišljenom slučaju konvergentnog evolucija, istraživači su napravili protein koji ne dijeli a slijed, strukturu ili čak mehanizam jednim hitom evolucije našto – ali on obavlja istu funkciju. Tisuće puta sporije od prirodni, ali moglo bi biti bolje ako mu se dade više vremena razvijati.

Nature Chemical Biology, 2018. DOI: 10.1038 / NCHEMBIO.2550 (About Xxx).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: