Ученые Salk добавили новую связь в инструментарий белковой инженерии

Исследователи из Института биологических исследований Солка разработали новый инструмент для белковой инженерии: способ добавлять прочные, неразрывные связи между двумя точками в белке или между двумя белками. Техника была опубликована 4 августа 2013 года в журнале Nature Methods.

Проблема существующих связей

В естественных белках связи, удерживающие структуру, обычно слабы (электрохимические взаимодействия) или представлены более прочными дисульфидными мостиками между парами аминокислот цистеина. Однако для белковых инженеров оба типа связей имеют недостатки, а предсказуемо и необратимо связать части белка было сложно.

Новая искусственная аминокислота

Ученые во главе с профессором Лей Ваном создали новую искусственную аминокислоту, которая образует прочные ковалентные связи с цистеином. После тестирования десятков вариантов они выбрали соединение p-2-фторацетил-фенилаланин (Ffact). Оно связывается с цистеином не слишком быстро (чтобы не создавать "беспорядок"), но и не слишком слабо.

Экспериментальное подтверждение

Исследователи протестировали Ffact в трех различных белковых системах:

  1. Аффибоди (инженерный белок) и Z-белок: Ученые встроили Ffact в аффибоди, а в Z-белок — цистеин. При взаимодействии белки образовали необратимую ковалентную связь, что резко повысило их сродство. Это может улучшить диагностические тесты, позволяя обнаруживать более низкие концентрации целевого вещества.
  2. GPCR-рецептор и сигнальная молекула: Аналогичным образом была создана неразрывная связь между рецептором и его активатором.
  3. Флуоресцентный белок: Внутри одной белковой молекулы Ffact и цистеин, расположенные в разных "плечах" структуры, образовали связь. Это удвоило количество фотонов, испускаемых белком, за счет повышения стабильности. Такой результат полезен для визуализации отдельных молекул в клетке, увеличивая разрешение и длительность наблюдения.

Значение технологии

Новый метод позволяет:

  • Изменять форму белков
  • Повышать их стабильность
  • Надежно присоединять белки друг к другу
  • Контролировать и проектировать белки для изучения фундаментальной биологии.

В будущем команда Ванга планирует создать другие аминокислоты для формирования иных типов связей, расширяя инструментарий для дизайна разнообразных белков.