KAIST разрабатывает технологию сборки гигантских белковых структур, таких как блоки Lego

▲ Профессор Хаксон Ким (слева) из отдела естественных наук в KAIST и первый автор, доктор Джинхо Бэ (Фото = KAIST)

[에너지경제신문 송기우 에디터] KAIST (президент Ли Кван Хён) объявил 19 сентября, что группа под руководством профессора Ким Хак Сона и доктора Пэ Джин Хо из Департамента наук о жизни разработала новую технологию, которая может собирать большие (супрамолекулярные) белки, такие как Lego. блоки. Таким образом, размер и количество функциональных групп в структуре белка могут быть отрегулированы по желанию, и может быть собрана симметричная большая структура белка с мегадальтонным размером. Ожидается, что большая структура белка будет использоваться для эффективной доставки лекарств, разработки различных вакцин и диагностики заболеваний.

Результаты этого исследования были опубликованы в Интернете 1 ноября 2021 года в всемирно известном академическом журнале Advanced Science (IF: 16.806). (Название статьи: Дендример-подобная супрамолекулярная сборка белков с настраиваемым размером и валентностью посредством ступенчатого итеративного роста)

Белки с очень разнообразными свойствами и функциями существуют в мире природы и играют ключевую роль в поддержании жизненных явлений. Среди этих белков мономер выполняет нормальную функцию только тогда, когда он собран в большую структуру, или в некоторых случаях, когда мономер собран, он проявляет свойства, совершенно отличные от свойств мономера, и во многих случаях это даже вызывает серьезные проблемы. болезни.

Например, цепсеид, представляющий собой оболочку вируса, представляет собой набор белковых мономеров, и слабоумие возникает, когда амилоидный пептид или тау-белок собирается в форме фибриллы. Следовательно, понимание механизма сборки больших (супрамолекулярных) белковых структур важно для идентификации функций белков и причин заболеваний, а также для разработки терапевтических агентов. Кроме того, белковая конструкция имеет большой потенциал для применения в биотехнологии и медицине из-за ее превосходной биосовместимости.

В настоящее время многие исследовательские группы проводят множество исследований по разработке белковых структур с новыми функциями, имитируя процесс сборки белковых структур, существующих в природе. Однако из-за структурного разнообразия, различных свойств и большой молекулярной массы белков по-прежнему сложно собрать желаемую структуру.

Исследовательская группа профессора Хаксонга Кима разработала метод сборки трехмерной симметричной большой белковой структуры простым последовательным и попеременным связыванием двух типов строительных блоков с основным белком (рис. 1). То есть путем последовательного и многократного связывания двух типов строительных блоков с основным белком с использованием двух пар белков и лигандов (P1 / L1 и P2 / L2), которые специфически взаимодействуют друг с другом, размером и действием. размер легко собирался, контролируя количество механизмов.

Разработанную конструкцию можно применять в различных областях, и в качестве примера в этом исследовании бактериальный токсин был связан с белковой конструкцией и с высокой эффективностью доставлен в раковые клетки, в результате чего раковые клетки были эффективно убиты (рис. ). Благодаря эффекту авидности, который является характеристикой структурного белка, сила связывания с раковой мишенью увеличивается более чем в 1000 раз, а эффект уничтожения раковых клеток резко усиливается, и эта характеристика может быть применена к вакцине. развитие и диагностика заболеваний.

Первый автор, доктор Бэ Джин-хо, сказал: «Технология сборки макро (супрамолекулярной) белковой структуры, разработанная в этом исследовании, может быть использована в качестве новой платформенной технологии в широком диапазоне областей, включая доставку лекарств, разработку вакцины, лечение болезней. диагностика и биосенсоры в будущем », – сказал он.

Это исследование было проведено при поддержке Национального исследовательского фонда Кореи (NRF-2021R1A2C201421811).

2021111901000851900035752

▲ Схематическая диаграмма последовательных и чередующихся методов связывания для сборки больших белков

2021111901000851900035753

▲ Эффективная внутриклеточная доставка белка конструкции (данные = KAIST)

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.