Новый метод позволяет точно оценивать стабильность сворачивания белков в больших масштабах
Белки в организме человека проходят сложный процесс сворачивания, который необходим для их структуры и функции. Исследователи из США и Японии пролили новый свет на стабильность сворачивания белка — его способность сохранять свою сложенную форму. Этот фактор лежит в основе таких заболеваний, как рак, болезнь Альцгеймера и муковисцидоз.
В новом исследовании "Mega-scale experimental analysis of protein folding stability in biology and design", опубликованном в Nature, команда из Северо-Западного университета и Института промышленных наук Токийского университета разработала новый высокопроизводительный подход — cDNA display proteolysis — для оценки стабильности сворачивания почти миллиона белков в одном эксперименте.
Белок изначально образуется как цепь аминокислот, которая затем сворачивается в трёхмерную форму. Неправильное сворачивание или потеря этой структуры нарушает функцию белка и может привести к болезни.
Понимание того, как поддерживается стабильность сворачивания, прольёт свет на заболевания, связанные с неправильно свёрнутыми белками. Однако ранее было сложно оценивать эту стабильность эффективно и в больших масштабах. Поэтому команда разработала платформу для воспроизводимой и высокопроизводительной оценки.
Метод cDNA display proteolysis:
- Белки присоединяются к своей собственной ДНК.
- С помощью ДНК-библиотек генерируется большое количество таких белково-ДНК комплексов.
- Комплексы обрабатываются ферментами, которые разрушают развёрнутые белки.
- Интактные белки, сохранившие свою структуру, идентифицируются с помощью секвенирования ДНК.
Этот метод позволил оценить стабильность до 900 000 белковых последовательностей в одной пробирке. Исследователи проанализировали серию природных и спроектированных белковых доменов, чтобы понять, как отдельные элементы последовательности влияют на стабильность.
Результаты:
- Были выявлены факторы, способствующие стабильности белка.
- Проанализировано влияние конкретных мутаций в белковых последовательностях.
- Определены детерминанты стабильности в спроектированных белках, что даёт информацию для улучшения методов белкового дизайна.
В отличие от предыдущих методов, ограниченных оценкой одной белковой последовательности, cDNA display proteolysis позволяет оценивать множество белков в одном эксперименте, предоставляя беспрецедентный объём данных о стабильности. Этот подход может ускорить разработку новых прогностических моделей сворачивания белков и углубить понимание болезней, связанных с нарушением этого процесса.