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非天然蛋白质可以通过调节天然生物体中的基因发挥作用

2017/3/4 10:51:58点击:
      柠(ning)(ning)檬酸(suan)合(he)酶(mei)(mei)(mei)催化(hua)(hua)来(lai)自糖酵解或其它(ta)异(yi)化(hua)(hua)反应的(de)(de)乙酰辅酶(mei)(mei)(mei)A与草(cao)酰乙酸(suan)缩(suo)合(he)合(he)成柠(ning)(ning)檬酸(suan)的(de)(de)反应,它(ta)控制(zhi)TCA循环入口(kou),受多种调(diao)控。在对SynGltA蛋白(bai)如何拯救△gltA大肠(chang)(chang)杆(gan)菌(jun)的(de)(de)研究中,研究者发现SynGltA并不是(shi)一个酶(mei)(mei)(mei);相反,它(ta)通过(guo)调(diao)节(jie)替代的(de)(de)代谢途径而(er)恢复(fu)△gltA大肠(chang)(chang)杆(gan)菌(jun)中心(xin)碳和(he)能量代谢的(de)(de)缺陷。具体地说,SynGltA通过(guo)未知的(de)(de)机(ji)制(zhi)作用增强了prpC的(de)(de)表达;prpC是(shi)编码丙(bing)酸(suan)盐(yan)降(jiang)解途径中的(de)(de)柠(ning)(ning)檬酸(suan)甲(jia)酯合(he)酶(mei)(mei)(mei)基因。这种内(nei)源(yuan)性蛋白(bai)质具有混杂催化(hua)(hua)活性,当过(guo)表达时,可(ke)补偿柠(ning)(ning)檬酸(suan)合(he)酶(mei)(mei)(mei)的(de)(de)缺失。这项结(jie)果(guo)表明,非天然(ran)蛋白(bai)质(与自然(ran)界中的(de)(de)序列(lie)无(wu)关)可(ke)以通过(guo)调(diao)节(jie)天然(ran)生物体中的(de)(de)基因发挥作用。
     合成(cheng)(cheng)生物(wu)学旨(zhi)在(zai)赋予活生物(wu)体新的(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)能(neng)。 在(zai)多数(shu)情况(kuang)下,这(zhei)(zhei)些功(gong)能(neng)从自然(ran)界中(zhong)(zhong)(zhong)已经存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)序(xu)列(lie)(lie)组装而成(cheng)(cheng)。 然(ran)而,蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)质(zhi)(zhi)设计(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)进步使得我们(men)可(ke)(ke)以构(gou)建(jian)出(chu)折(zhe)叠(die)和(he)功(gong)能(neng)完全新颖的(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)序(xu)列(lie)(lie)。 此(ci)外,在(zai)一些情况(kuang)下,新的(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)序(xu)列(lie)(lie)已被(bei)证明(ming)能(neng)为(wei)活细胞提(ti)供必要的(de)(de)(de)(de)(de)功(gong)能(neng)。 这(zhei)(zhei)些进展打开(kai)了(le)创造“人工蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)质(zhi)(zhi)组”的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)能(neng)性,所(suo)述(shu)“人工蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)质(zhi)(zhi)组”包含(han)在(zai)自然(ran)界中(zhong)(zhong)(zhong)不出(chu)现(xian)但(dan)(dan)仍然(ran)维持活生物(wu)体生长的(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)序(xu)列(lie)(lie)。这(zhei)(zhei)些新的(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)质(zhi)(zhi)从一个(ge)文(wen)库(ku)中(zhong)(zhong)(zhong)筛选而来;在(zai)这(zhei)(zhei)个(ge)文(wen)库(ku)中(zhong)(zhong)(zhong),序(xu)列(lie)(lie)被(bei)设计(ji)成(cheng)(cheng)可(ke)(ke)折(zhe)叠(die)形成(cheng)(cheng)稳定的(de)(de)(de)(de)(de)4-螺(luo)旋束。使用(yong)称为(wei)二(er)元图(tu)(tu)案化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)策略(lve)设计(ji)文(wen)库(ku),其明(ming)确地将序(xu)列(lie)(lie)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)每个(ge)位置(zhi)指定为(wei)极性或非极性,但(dan)(dan)允许每个(ge)位置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)氨基酸的(de)(de)(de)(de)(de)同一性组合改(gai)变。为(wei)了(le)确认二(er)元图(tu)(tu)案化(hua)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)质(zhi)(zhi)设计(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)现(xian),其中(zhong)(zhong)(zhong)几个(ge)被(bei)生物(wu)物(wu)理(li)(li)表(biao)征、且显示折(zhe)叠(die)成(cheng)(cheng)可(ke)(ke)溶性α螺(luo)旋结(jie)构(gou)。二(er)进制(zhi)代码旨(zhi)在(zai)指定特异(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)折(zhe)叠(die),它并不设计(ji)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)功(gong)能(neng)。尽管(guan)如(ru)此(ci),文(wen)库(ku)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)某(mou)些蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)可(ke)(ke)结(jie)合小分子(zi)并在(zai)体外催化(hua)反应;一些二(er)元图(tu)(tu)案化(hua)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)质(zhi)(zhi)在(zai)体内(nei)也能(neng)发(fa)挥(hui)作用(yong)。普林斯顿大(da)学化(hua)学系(xi) Hecht MH实验室(shi)从早期构(gou)建(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)1.5×106二(er)进制(zhi)图(tu)(tu)案蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)序(xu)列(lie)(lie)库(ku)中(zhong)(zhong)(zhong)筛到了(le)一个(ge)命名为(wei)SynGltA的(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)质(zhi)(zhi),它能(neng)拯救gltA基因(编码柠檬(meng)酸合酶)缺失的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)肠杆(gan)菌的(de)(de)(de)(de)(de)生长,但(dan)(dan)SynGltA蛋(dan)白(bai)(bai)(bai)(bai)如(ru)何拯救△gltA大(da)肠杆(gan)菌,机理(li)(li)未知(zhi)。 Hecht MH实验室(shi)近期发(fa)表(biao)在(zai)《ACS Synthetic Biology》杂志(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)一项研究结(jie)果揭(jie)晓了(le)这(zhei)(zhei)一谜题。