Protein-Technik ist der Prozess, nützliche oder wertvolle Proteine zu entwickeln. Es ist eine junge Disziplin mit viel Forschung, die ins Verstehen der Protein-Falte und Anerkennung für Protein-Designgrundsätze stattfindet.

Es gibt zwei allgemeine Strategien für die Protein-Technik, das vernünftige Design und die geleitete Evolution. Diese Techniken sind nicht gegenseitig exklusiv; Forscher werden häufig beide anwenden. In den zukünftigen, ausführlicheren Kenntnissen der Protein-Struktur und Funktion, sowie Förderungen in der Technologie des hohen Durchflusses, kann die Fähigkeiten zur Protein-Technik außerordentlich ausbreiten. Schließlich können sogar unnatürliche Aminosäuren dank einer neuen Methode vereinigt werden, die die Einschließung von neuartigen Aminosäuren im genetischen Code erlaubt.

Vernünftiges Design von Proteinen

Im vernünftigen Protein-Design verwendet der Wissenschaftler ausführliche Kenntnisse der Struktur und Funktion des Proteins, gewünschte Änderungen vorzunehmen. Das ist allgemein im Vorteil, billig und technisch leicht zu sein, da Seite-geleitet, mutagenesis Techniken werden gut entwickelt. Jedoch ist sein Hauptnachteil das hat über Strukturkenntnisse eines Proteins ausführlich berichtet ist häufig nicht verfügbar, und selbst wenn es verfügbar ist, kann es äußerst schwierig sein, die Effekten von verschiedenen Veränderungen vorauszusagen.

Rechenbetonte Protein-Designalgorithmen bemühen sich, neuartige Aminosäure-Folgen zu identifizieren, die in der Energie, wenn gefaltet, zur vorangegebenen Zielstruktur niedrig sind. Während der Raum der Folge-Angleichung, der gesucht werden muss, groß ist, ist die schwierigste Voraussetzung für das rechenbetonte Protein-Design ein schneller, noch genau, Energiefunktion, die optimale Folgen von ähnlichen suboptimalen unterscheiden kann.

Geleitete Evolution

In der geleiteten Evolution wird zufälliger mutagenesis auf ein Protein angewandt, und ein Auswahl-Regime wird verwendet, um Varianten auszuwählen, die die gewünschten Qualitäten haben. Weitere Runden der Veränderung und Auswahl werden dann angewandt. Diese Methode ahmt natürliche Evolution nach und erzeugt allgemein höhere Ergebnisse zum vernünftigen Design. Eine zusätzliche Technik, die als DNA-Schlurfen-Mischungen und Match-Stücke von erfolgreichen Varianten bekannt ist, um bessere Ergebnisse zu erzeugen. Dieser Prozess ahmt die Wiederkombination nach, die natürlich während der sexuellen Fortpflanzung vorkommt. Der große Vorteil der geleiteten Evolution besteht darin, dass sie keine vorherigen Strukturkenntnisse eines Proteins verlangt, noch es notwendig ist im Stande zu sein vorauszusagen, welche Wirkung eine gegebene Veränderung haben wird. Tatsächlich sind die Ergebnisse von geleiteten Evolutionsexperimenten häufig darin überraschend gewünschte Änderungen werden häufig durch Veränderungen verursacht, die, wie man erwartete, diese Wirkung nicht hatten. Der Nachteil besteht darin, dass sie hohen Durchfluss verlangen, der für alle Proteine nicht ausführbar ist. Große Beträge der recombinant DNA müssen verändert werden, und die Produkte für gewünschte Qualitäten geschirmt. Die bloße Zahl von Varianten verlangt häufig, dass teure robotic Ausrüstung den Prozess automatisiert. Außerdem können nicht alle gewünschten Tätigkeiten dafür leicht geschirmt werden.

Beispiele von konstruierten Proteinen

Mit rechenbetonten Methoden, ein Protein mit einer neuartigen Falte ist entworfen, als Top7, sowie Sensoren für unnatürliche Moleküle bekannt worden. Die Technik von Fusionsproteinen hat rilonacept, ein Arzneimittel nachgegeben, das FDA Billigung für die Behandlung des cryopyrin-verbundenen periodischen Syndroms gesichert hat.

Eine andere rechenbetonte Methode, IPRO, hat erfolgreich die Schaltung der cofactor Genauigkeit von Candida boidinii xylose reductase konstruiert. Wiederholende Protein-Umgestaltung und Optimierung (IPRO) entwerfen Proteine neu, um Genauigkeit heimischen oder neuartigen Substraten und cofactors zu vergrößern oder zu geben. Das wird wiederholt getan es hat das Rückgrat der Proteine um angegebene Designpositionen gestört, die niedrigste Energiekombination von rotamers identifizierend und bestimmend, ob das neue Design eine niedrigere Bindungsenergie hat als vorherige. Die wiederholende Natur dieses Prozesses erlaubt IPRO, zusätzliche Veränderungen zur Protein-Folge zu machen, die insgesamt die Genauigkeit zu den gewünschten Substraten und/oder cofactors verbessern. Details darauf, wie man die Software herunterlädt, die in der Pythonschlange und experimentellen Prüfung von Vorhersagen durchgeführt ist, werden in der folgenden Zeitung entworfen.

GeBerechnungsholfenes Design ist auch verwendet worden, um komplizierte Eigenschaften eines hoch bestellten Nano-Protein-Zusammenbaues zu konstruieren. Ein Protein-Käfig, E. coli bacterioferritin (EcBfr), der natürlich Strukturinstabilität und ein unvollständiges Selbstzusammenbau-Verhalten durch das Bevölkern von zwei Oligomerization-Staaten zeigt, ist das Musterprotein in dieser Studie. Durch die rechenbetonte Analyse und den Vergleich zu seinem homologs ist es gefunden worden, dass dieses Protein einen kleineren hat, als Durchschnitt dimeric Schnittstelle auf seiner zweifachen Symmetrie-Achse hauptsächlich wegen der Existenz einer Zwischengesichtswassertasche ungefähr zwei wasserüberbrückte asparagine Rückstände in den Mittelpunkt gestellt hat. Um die Möglichkeit von TechnikecBfr für die modifizierte Strukturstabilität zu untersuchen, wird eine halbempirische rechenbetonte Methode verwendet, um die Energieunterschiede der 480 möglichen Mutanten an der Dimeric-Schnittstelle hinsichtlich des wilden Typs EcBfr eigentlich zu erforschen. Diese rechenbetonte Studie läuft auch auf dem wasserüberbrückten asparagines zusammen. Das Ersetzen dieser zwei asparagines mit hydrophoben Aminosäuren läuft auf Proteine hinaus, die sich in mit dem Alpha spiralenförmigen monomers falten und sich in Käfige, wie gezeigt, durch den Circulardichroismus und die Übertragungselektronmikroskopie versammeln. Sowohl thermische als auch chemische denaturation bestätigen, dass alle neu entworfenen Proteine, in Übereinstimmung mit den Berechnungen, vergrößerte Stabilität besitzen. Eine der drei Veränderungen wechselt die Bevölkerung für die höhere Ordnung oligomerization Staat in der Lösung, wie gezeigt sowohl durch die Größe-Ausschluss-Chromatographie als auch durch heimische Gel-Elektrophorese aus.

Siehe auch

• Anzeige:
• Bakterienanzeige
• Phage zeigen
• mRNA zeigen
• Ribosome zeigen
• Hefe-Anzeige
• Technik von Biomolecular
• Enzym-Technik
• Enzymology
• Ausgebreiteter genetischer Code
• Gensynthese
• Meganucleases
• Nukleinsäure-Entsprechungen
• Protein, das sich faltet
• Protein-Design
• Proteomics
• Proteome
• SPIELRAUM (Protein-Technik)
• Strukturbiologie
• Synthetische Biologie

Außenverbindungen

• Max Planck
• Zentrum für die Protein-Technik
• Protein-Technikdesign und Auswahl
• Struktur mit der Falte & dem Design
• O GOTT!; ein freies Programm und Programm der offenen Quelle für das automatisierte Protein-Design
• Server für die Protein-Technik und verwandten Themen haben auf UND WENN Software gestützt
• Enzyme, die von Kratzer - Forscher-Ingenieur never-seen Katalysatoren mit einer neuen rechenbetonten Technik, Technologierezension, am 10. März 2008 gebaut sind
• SeSaM-Biotech - geleitete Evolution
• DNA2.0 Protein-Technik
• IPRO Software