Dizi Sınırı Olmayan İzsiz Protein Sentezi için Çok Enzimli Bir Platform
Fotoğraf: Dört biyokatalizör, sentetik peptitlerin ve rekombinant proteinlerin izsiz konjugasyonunu gerçekleştirmek için seri olarak çalışır ve geniş uygulama kapsamı sunar.
Çin Bilimler Akademisi ve Fresenius Kabi’den yapılan yeni bir araştırmaya göre, sentetik peptitler veya rekombinant proteinlerle dizi kısıtlaması olmayan izsiz protein sentezi ve modifikasyonu için çok enzimli bir platform geliştirildi.
National Science Review dergisinde yayımlanan bulgular, çeşitli işlevlere sahip enzimlerin, hem ligasyon alanlarının hem de peptit substratlarının seçiminde dikkate değer esneklikle izsiz protein sentezi ve işlevselleştirme sunmak için rasyonel olarak kullanılabileceğini vurgulamaktadır.
Protein kimyasal sentezi ve yarısentez, farmasötik inovasyonun yanı sıra yaşam bilimleri araştırmalarını da derinden etkilemektedir. Son yirmi yıldır, protein sentez stratejilerinin geliştirilmesi, bol reaktif yan zincirlerin varlığında korunmasız iki peptitin seçici ligasyonunun nasıl gerçekleştirileceğine odaklanmıştır. Kemoselektif yakalama için ligasyon bölgesinin spesifik moleküler yapısı nedeniyle, mevcut kimyasal yöntemlerin olası retrosentetik kopuklukları sadece birkaç amino asit kalıntısı ile sınırlıdır.
Çin Bilimler Akademisi Mikrobiyoloji Enstitüsü’nden profesör Dr. Bian Wu, doğanın mükemmel kemo, bölgesel ve stereoselektivite ile muazzam miktarda reaksiyonu katalize etmek için sofistike biyomolekül sistemleri ortaya çıkardığını, doğal peptitlerin diziden bağımsız montajının, hem katı bölgesel seçicilik hem de geniş substrat özgüllüğü sunan birden fazla enzim kullanılarak mümkün olabileceğini öngördüklerini belirtti.
Ribozom tarafından doğal protein sentezi sürecinde, aminoasil-tRNA sentetazlarının (aktivasyon) ve ribozomların (ligasyon) zarif işbirliği, ekstra koruma grupları olmaksızın çeşitli amino asitlerin hassas bir şekilde birleştirilmesini sağlamıştır.Benzer şekilde, yan zincir koruması olmadan yerel peptitlerin konjugasyonuna izin vermek için, peptit C-terminali aktivasyonu için en az bir enzim ve amid oluşturma için ek bir enzim gereklidir.
Bu bağlamda, Wu ve ekip arkadaşları on yılı aşkın bir süredir peptit işleme ile ilgili madencilik ve mühendislik enzimlerine adanmıştır. Peptit C-terminal fonksiyonelleştirme için oldukça verimli ve sağlam peptit amidase (PAM) ve peptit konjugasyonu için Peptiligaz ailesi geliştirilmiş ve endüstriyel farmasötik peptit üretiminde uygulanabilir olduğu gösterilmiştir.
Bu çalışmada, tam reaksiyon rotasını oluşturmak için iki biyokatalizöre katılan bir köprü tanıtıldı. En temel katı fazlı peptit sentezi (SPPS) ürünlerinden biri olan peptit amide, başlangıçta PAM tarafından karşılık gelen peptit hidrazidini üretmek için modifiye edilir. Daha sonra, peptit hidrazit oksitlendirilir ve daha sonra izsiz ligasyon için Peptiligaz’ın substratı olarak kullanılan peptit esterine dönüştürülür.
Bu basamaklı reaksiyon yolu, des-glisin peptid amit üretebilen peptidil-glisin hidroksilleyici monooksijenaz (PHM) ve peptidil-a-hidroksiglisin amidleştirici liyaz (PAL) yardımıyla rekombinant proteinler için de mevcuttur. Her enzimin çok yönlülüğü, bu protein aktivasyonunun ve çoklu enzim (PALME) platformu ile ligasyonun muhteşem dizi uyumluluğunu gösteren toplamda yaklaşık iki yüz model reaksiyonla değerlendirildi.
PALME platformunun uygulama kapsamını daha fazla incelemek için Wu ve ekip arkadaşları, aktif farmasötik bileşenlerden fonksiyonel modifiye proteinlere kadar, dahili olarak işlevselleştirilmiş bir biyomakromolekül ve birden fazla bitişik Cys kalıntısı taşıyan bir rekombinant protein gibi şu anda zorlanabilir birkaç hedef de dahil olmak üzere bir grup gerçek durum hedefini sentezledi.
Modüler doğası sayesinde PALME platformu, kooperatif protein sentezi prosedürleri oluşturmak için akış kimyası gibi diğer modern tekniklere de son derece tamamlayıcıdır. Wu, bu çalışmanın sentetik proteinlere erişmek ve sentetik biyolojinin gelişimini kolaylaştırmak için yaygın olarak uygulanabilir bir protokolün gelecekteki gelişimi için bir plan görevi göreceklerini belirtti.
Kaynak: phys.org
