Безклітинний синтез білка
Дослідження геному в останні роки призвели до ідентифікації великої кількості генів різних видів. Однак на даний момент жодну визначену функцію не можна призначити переважній частині цих генних послідовностей, оскільки кодовані білки можуть бути представлені неадекватно або взагалі не представлені звичайними методами експресії на основі клітин. Основною передумовою чіткого призначення та перевірки функції є наявність правильно синтезованих та оброблених білків. Це призводить до зростаючої потреби в ефективних системах синтезу білка, здатних генерувати білки найрізноманітніших структурних та функціональних класів однаково за високою якістю та кількістю. У цьому контексті в даний час метод безклітинного синтезу білка використовується все частіше, оскільки він дозволяє надзвичайно прискорити необхідні кроки роботи від ДНК до білка. Крім того, безклітинним білкам можна надати нові властивості, які мають вирішальне значення для подальших технологічних застосувань.
Початки розвитку технологій
Сучасні системи перекладу in vitro
Інтенсивні дослідження в галузі безклітинного синтезу білка в процесі розвитку системи призвели до того, що були визначені обмеження прокаріотичних та еукаріотичних систем трансляції in vitro та оптимізовані основні параметри. Напрямами досліджень, над якими зараз інтенсивно працюють, є, зокрема, подальший розвиток поступально активних клітинних лізатів у високопродуктивні системи, генерація та оптимізація спеціальних матриць ДНК та РНК для різних безклітинних систем та вдосконалення управління реакцією у нещодавно розроблених реакторних системах.
Можливості безклітинного синтезу білка значно розширюються еукаріотичними системами трансляції in vitro, оскільки посттрансляційні модифікації впливають на фізико-хімічні властивості білків і часто мають суттєве значення для їх функціональності. Вирішальні переваги безклітинного синтезу білка, такі як високопродуктивний синтез постійно активних або цитотоксичних мембранних білків, тепер можна поєднувати з біохіповим, імпедиметричним та електрофізіологічним функціональним аналізом.
Однією з фундаментальних переваг безклітинного синтезу білка є можливість дозувати лінійні шаблони ДНК безпосередньо у відкриту систему та переписати закодовану генетичну інформацію в білки без трудомістких етапів клонування. Це відбувається в поєднаних системах транскрипції/перекладу. Шаблони, виготовлені за допомогою експресійного методу ПЛР, містять усі елементи, необхідні для ефективного синтезу білка як в прокаріотичних, так і в еукаріотичних безклітинних системах, і необов'язково забезпечуються послідовностями, кодуючими різні N- або С-кінцеві мітки спорідненості. Додавання N-кінцевих сигнальних послідовностей, які необхідні для націлювання мембранних білків і секретованих білків у протеоліпосомах, також може бути здійснено цим методом. Тому експресійна ПЛР є важливим інструментом для цілеспрямованого проектування білків, оскільки за допомогою цього методу можуть бути введені мутації та синтезовані білки можуть бути модифіковані за своїми функціональними властивостями в процесі еволюції та адаптовані до технологічних вимог.
Включення модифікованих та штучних амінокислот, які вводяться котрансляційно у зростаючі білкові ланцюги за допомогою попередньо ацильованих тРНК, здійснюється в прокаріотичних та еукаріотичних безклітинних системах синтезу білка. Визначені білкові кон'югати, зокрема мембранні та глікопротеїнові кон'югати з біотинільованими або флуоресцентними групами, синтезуються таким чином без клітин. Котрасляційні, специфічні для місця розмітки білки є щадним методом, який значно спрощує функціональну характеристику вироблених білків. Виявленість вбудованої біотинільованої або флуоресцентної амінокислоти дозволяє локалізованим відповідно міченим білкам мембрани локалізуватися в структурах ліпідних мембран, а також ефективному виявленню взаємодії ліганду. У поєднанні з експресійною ПЛР можна швидко синтезувати широкий спектр мічених білків для скринінгових застосувань. Крім того, цей метод використовується для отримання білків у вигляді молекулярних перемикачів, які змінюють своє випромінювання флуоресценції у відповідь на зовнішній сигнал.
Контактна особа:
Лікар. Стефан Кубік
Інститут біомедичних технологій Фраунгофера ІВМТ
Відділ клітинної біотехнології та біочіпів
Безклітинна група синтезу білка
Телефон: 0331/58187-306
Електронна адреса: [email protected]
Додаткова інформація:
Особливості цього прес-релізу:
Журналісти, представники бізнесу, науковці
Біологія, харчування/здоров'я/догляд, медицина
надрегіональний
Дослідження/передача знань, результати досліджень
Німецька