Vedci hrajú biochemické origami

Ako možno špecificky zmeniť membránové proteíny

Vľavo: Iónový kanál OmpF pozostáva z troch rovnakých jednotiek, z ktorých každá vedie iónovou cestou cez membránu. Synteticky implantované modulátory (korunové étery) v nich sú zvýraznené oranžovou farbou (zväčšené vpravo hore). Vpravo dole: Elektrická vodivosť iónového kanála odráža jeho priepustnosť pre nabité častice. V modifikovanom OmpF (oranžová) je znížená v porovnaní s nezmenenou (čierna). Keď sa jedna podjednotka kanálu za sebou uzatvára, vodivosť sa postupne znižuje. © Univerzita v Marburgu
čítať nahlas

Vedci z Marburgu skúmali dva spôsoby chemickej zmeny proteínu viazaného na membránu aspoň na jednom mieste. Vedci v časopise Angewandte Chemie spájajú umelo generované iónové kanály tým, že spájajú tzv. Zlúčeninu éteru koruny.

Iónové kanály sú dôležitými pórmi v biologických membránach pre metabolizmus, ktorými ióny prechádzajú z jednej strany membrány na druhú.

Membránové proteíny rýchlo strácajú tvar

„S membránovými proteínmi je veľmi ťažké manipulovať, pretože rýchlo strácajú svoj tvar - preto je veľmi problematická aj kryštalizácia a štrukturálna analýza, “ vysvetľuje profesor. Lars-Oliver Essen z univerzity v Marburgu, ktorý spolu so svojim kolegom profesorom Ulrich Koert bol zodpovedný za novú štúdiu. Ako modelový systém vedci použili proteín tvoriaci póry „OmpF“, „proteín vonkajšej membrány F“.

Essen a Koert zvolili dva prístupy na generovanie synteticky modifikovaných iónových kanálov: na jednej ceste bola väčšina membránového proteínu už biosynteticky produkovaná v baktérii a menšia časť chemickou syntézou na pevnej fáze. Oba fragmenty sa potom spojili pomocou špecifickej kopulačnej reakcie.

Problém: Skladanie membránového proteínu

Pre túto semi-biologickú, semi-chemickú syntézu je mimoriadne dôležitá stabilita OmpF, pretože proteín sa musí po spojovacej reakcii zložiť späť do svojej trojrozmernej štruktúry. „Toto opätovné zloženie membránového proteínu je nič iné ako triviálne, alebo použiť porovnanie japonského skladacieho origami, nie každý papier sa dá dobre zložiť, “ povedal Essen. zobraziť

OmpF bol úplne produkovaný v baktérii Escherichia coli inou cestou syntézy pre zmenené iónové kanály. Tentoraz predstavili vedci miesto chemickej modifikácie mutáciou.

Perfektná spolupráca

Projekt, podporovaný Nadáciou Volkswagen, ťažil z veľmi odlišných odborných znalostí v oblasti biochémie, organickej syntézy a elektrofyziológie. Essen zdôrazňuje, že oba výskumné tímy sa výborne dopĺňali - AG Essen sa zaoberá biologickými štruktúrami a AG Koert so syntézou chemických zlúčenín.

(idw - Univerzita v Marburgu, 06.04.2009 - DLO)