Nekim ljudima možda nije nepoznat origami, u kojem se papir zamršeno presavija u različite oblike. Ali da li su ljudi znali da proteini u ljudskom tijelu također prolaze kroz složen proces savijanja koji je ključan za njihovu strukturu i funkciju?
U novoj studiji, istraživači sa Univerziteta Northwestern u Sjedinjenim Državama i Instituta za industrijsku nauku Univerziteta u Tokiju u Japanu bacili su novo svjetlo na stabilnost savijanja proteina - tendenciju proteina da zadrže svoje presavijene oblike - u kojoj stabilnost proteina savijanja je centralni faktor u bolestima poput raka, Alchajmerove bolesti i cistične fibroze. Razvili su novu metodu visoke propusnosti, cDNA displej proteolize, kako bi procijenili stabilnost savijanja gotovo milion proteina u jednom eksperimentu. Rezultati studije objavljeni su online 19. jula 2023. u časopisu Nature pod naslovom "Eksperimentalna analiza stabilnosti savijanja proteina u biologiji i dizajnu na mega skali".
Proteini se u početku stvaraju iz jednog lanca aminokiselina, koji se zatim savijaju u trodimenzionalni oblik. Neuspjeh u pravilnom savijanju ili održavanju ove trodimenzionalne strukture može poremetiti funkciju proteina i dovesti do bolesti.
Stoga će razumijevanje načina na koji se održava stabilnost savijanja proteina pružiti nove ideje za proučavanje bolesti koje uključuju pogrešno savijene proteine. Međutim, ranije je bilo teško procijeniti stabilnost savijanja proteina na efikasan i širok način. Stoga su ovi autori nastojali da razviju platformu za procjenu stabilnosti savijanja proteina na reproducibilan i visokopropusni način.
Kotaro Tsuboyama, prvi autor rada, rekao je: "Počeli smo s tehnikom koja vezuje proteine za njihovu vlastitu DNK. Stvorili smo veliki broj ovih kompleksa protein-DNK koristeći DNK biblioteku i tretirali ih enzimima koji uništavaju nesavijene proteine. Intaktni proteini koji su bili u stanju da održe svoju savijenu strukturu tokom enzimskog tretmana naknadno su identifikovani sekvenciranjem DNK."
Slika iz Prirode, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06328-6
Ovaj pristup je omogućio ovim autorima da procijene stabilnost do 900,000 proteinskih sekvenci u jednoj epruveti. Da bi istražili kako pojedinačni elementi sekvence u proteinskim sekvencama utiču na stabilnost savijanja, koristili su ovaj pristup za analizu niza prirodnih i veštački dizajniranih proteinskih strukturnih domena.
Gabriel J. Rocklin sa Univerziteta Northwestern, dopisni autor rada, rekao je: "Uspjeli smo identificirati brojne faktore koji doprinose stabilnosti proteina. Također smo koristili naš pristup za analizu efekata specifičnih mutacija u proteinskim sekvencama i za identifikaciju determinante stabilnosti u umjetno dizajniranim proteinima, pružajući tako nove uvide koji će pomoći u unapređenju budućih metoda dizajna proteina."
Dok su prethodne metode za procjenu stabilnosti proteina bile ograničene na procjenu pojedinačnih proteinskih sekvenci, ova cDNK demonstracija hidrolize proteina omogućava procjenu mnogih proteina u jednom eksperimentu, pružajući neviđenu količinu informacija o stabilnosti proteina. Ovaj pristup bi mogao unaprijediti razvoj novih prediktivnih modela savijanja proteina, čime bi unaprijedio naše razumijevanje bolesti koje uključuju pogrešno savijanje proteina.
