解决蛋白质的粘性问题

日期:2017-04-23 05:10:12 作者:牟蟋 阅读:

大卫布拉德利感谢基因工程,大肠杆菌可以制造几乎任何蛋白质不幸的是,这些生物工程蛋白质有时会聚集在一起,这会阻止它们折叠成适当的形状并使它们在功能上无用但现在美国的化学家认为他们已经用洗涤剂和糖解决了这个棘手的问题生物技术公司使用转基因大肠杆菌生产蛋白质,用作药物,激素,甚至是“生物”洗衣粉中的消化酶将相关的DNA序列简单地剪接到细菌中,然后在营养肉汤中发酵通过分解细菌细胞并从所得污泥中纯化来提取蛋白质为了防止这些蛋白质聚集在一起,威斯康星大学麦迪逊分校的Samuel Gellman和David Rozema从大自然中脱颖而出在活细胞内部,蛋白质折叠由称为分子伴侣的分子控制这些分子使新形成的蛋白质分开,使它们不会粘在一起并且可以正确折叠(“首先折叠你的蛋白质”,1994年12月10日)例如,一种称为GroEL的伴侣蛋白是其活性形式的甜甜圈形状,通过将其自身穿过构建它们的肽链来保持蛋白质分开生物工程蛋白质的难点在于将它们从大肠杆菌污泥中提取出来,或者将它们展开成非活性形式,使它们聚集在一起为了解决这个问题,Gellman和Rozema转向另一组坚持蛋白质的分子:洗涤剂洗涤剂具有极性末端,其优选位于水中,而非极性末端则喜欢油性环境蛋白质的某些部分被极性分子吸引,而其他部分则偏爱非极性分子研究人员意识到,洗涤剂可以粘附在含有极性或非极性末端的蛋白质上,使洗涤剂分子的其余部分向外指向如果足够的洗涤剂分子以这种方式结合,则应该可以模拟分子伴侣的功能经过反复试验,化学家最终找到了能够完成这项工作的洗涤剂几个小组已经尝试过人工伴侣,但问题一直是模仿天然蛋白质折叠的第二步一旦蛋白质被细胞的伴侣强迫分开,那么必须将蛋白质剥离,以使蛋白质在折叠回到混乱之前折叠起来对于第二步,Gellman和Rozema使用了β-环糊精,它由七个连接成环的糖分子组成 β-环糊精比它们保留在蛋白质上更强烈地抓住洗涤剂分子,因此将洗涤剂拉走化学家们用两种蛋白质测试了他们的系统 - 酶碳酸酐酶和柠檬酸合成酶它们控制常见的代谢反应,并且可以通过测试它们是否有效地催化这些反应来确定它们是否正确折叠 Gellman和Rozema将每种酶以其未折叠的形式取出,然后加入它们的洗涤剂,然后加入β-环糊精他们发现碳酸酐酶重新获得了天然折叠酶活性的80%,而柠檬酸合酶则恢复了50%如果不进行治疗,酶的活性仅为其完全活性的2%至3% “系统对两种非常不同的蛋白质起作用这一事实表明该方法可能广泛适用,”盖尔曼说化学家在最新一期的“美国化学学会杂志”(第117卷,