Araştırma Ekibi Tasarımcı Protein Üretim Yöntemini Geliştirdi

Proteinler, katlanmış peptit zincirlerinden oluşan ve amino asit dizilerinden meydana gelen yaşamın yapı taşlarıdır. Hücre yapısını stabilize etmekten kimyasal reaksiyonları katalize etmeye kadar pek çok işlevi vardır. Peptit zincirleri sentezlendikten sonra gerçekleşen modifikasyonlarla çeşitlilikleri daha da artar. Bu modifikasyonlardan biri de protein splicingidir. Protein başlangıçta bir 'intein' içerir ve bu intein, son proteinin doğru katlanmasını ve işlevini sağlamak için kendisini peptit zincirinden ayırır. Almanya'daki Münster Üniversitesi Biyokimya Enstitüsü'nden protein kimyacısı Prof. Henning Mootz ve doktora öğrencisi Christoph Humberg liderliğindeki bir ekip, uzun süredir devam eden bir araştırma sorusunu yanıtladı: 'Split inteinler' olarak adlandırılan özel bir intein varyantı, laboratuvarda reaksiyon verimliliğini önemli ölçüde düşüren nedenlerle sıklıkla sorunlarla neden karşılaşır? Araştırmacılar, proteinin yanlış katlanmasını bir neden olarak belirledi ve bunu önlemek için bir yöntem geliştirdi. Protein splicingi doğada nadiren görülürken, araştırmak için oldukça ilgi çekici. Münster ekibinin bulduğu çözüm, split inteinlerin temel araştırmalarda veya biyoteknoloji ve biyomedikal uygulamalarda faydalı proteinler üretmek için kullanılmasına olanak tanıyor. Dünya çapındaki bilim insanları, geleneksel yöntemlerle üretilmesi zor veya imkansız olan iki parçadan karmaşık proteinler sentezlemek için yoğun bir şekilde çalışıyorlar. Bu şekilde, örneğin proteinin bir kısmı memeli hücrelerinde üretilirken, diğer kısmı kimyasal olarak sentezlenmiş, seçici olarak modifiye edilmiş veya bakteri hücrelerinden elde edilmiş kimerik proteinler elde edilebiliyor. Bu amaçla, özellikle güçlü split inteinler bir araç olarak gerekli. Başlangıçta ayrı peptit zincirlerinde lokalize olan iki fragmandan oluştukları için ayrı protein parçalarını birbirine bağlayabiliyorlar. Parçalar birleştikten sonra, split intein kendiliğinden ayrılıyor. Münster'deki araştırmacılar, nadir bir kataliz formu sayesinde özellikle geniş bir uygulama yelpazesi sağlayan 'Aes intein' olarak adlandırılan inteini incelediler. Split inteinin her iki fragmanı da laboratuvarda bakteri hücrelerinde üretildi ve diğer inteinlere benzer şekilde yalnızca düşük verimlilik gösterdi. Kromatografik ve biyofiziksel yöntemler kullanan ekip, üretilen fragmanlardan büyük bir bölümünün belirli bir yanlış katlanma ile inaktif bir protein agregatı olarak bulunduğunu keşfetti. Bu bulgulardan yola çıkan araştırmacılar, yanlış katlanmanın nedenine dair sonuçlar çıkardı ve bunu sorumlu birkaç amino asidi belirlemek için biyoinformatik analizler kullandı. Moleküler biyolojik yöntemler kullanarak, intein fragmanında seçilen tek mutasyonları uyguladılar ve bu da agregaların oluşumunu neredeyse tamamen baskıladı ve split inteinin verimliliğini buna göre artırdı.