Building block approach creates new metalloproteins — ABC Chemicals


Химики из США разработали новую стратегию конструирования металлопротеинов, которую можно использовать в качестве отправной точки для создания новых биологически вдохновленных катализаторов.

Подход работает, соединяя меньшие белковые единицы вместе, чтобы создать большую трехмерную структуру с координационным центром металла, что Акиф Тезкан из Калифорнийского университета, Сан-Диего и его коллеги, может сделать, сделав простые модификации некоторых аминокислот ,

Тескан считает, что попытка создать новые функциональные белки, такие как ферменты, с нуля может быть чрезвычайно сложной задачей. Может быть особенно трудно создать «четко определенную трехмерную среду», такую как связующий карман, который может взаимодействовать с конкретной молекулой или субстратом.

«Большинство усилий по созданию белка и металлопротеина зависит от перепрофилирования ранее существовавших белковых складок с четко определенными активными участками внутри», — говорит он. «В нашей лаборатории мы выбрали альтернативную стратегию, в которой мы используем хорошо свернутые белки в качестве строительных блоков для формирования новых супрамолекулярных комплексов, и [вновь] созданные интерфейсы в этих комплексах затем используются для создания новых функциональных сайтов».

Несколько лет назад группа Тезкана разработала подход, который использовал ионы металлов, чтобы связать различные белковые модули вместе в сложные трехмерные структуры, которые они впоследствии использовали для создания функционального металлофермента. В своей последней работе они упростили этот подход, показав, что можно создавать новые межбелковые интерфейсы путем мутации одного остатка цистеина в белке цитохрома cb562, что позволяет ему присоединяться к другому цитохрому cb562 через дисульфидную связь.

«Затем несколько координационных по металлу остатков, таких как гистидины и глутаматы, добавляются в соответствующих местах относительно дисульфидных связей для создания стабильных координационных центров металлов», — говорит Тезкан. «[Так] только с четырьмя мутациями, произвольный белок переноса электронов превращается в универсальный комплекс металлопротеинов».

Команде удалось создать координационные центры металлов, способные связывать ионы переходных металлов, такие как марганец, медь, никель, кобальт и цинк, с образованием различных металлопротеинов. Они также показали, что они могут получить металлопротеин железа, который может связываться с оксидом азота. Они назвали стратегию Metal Active Sites через Covalent Tethering, или MASCoT.

Building block approach creates new metalloproteins - ABC Chemicals

«В принципе, этот подход может быть легко реализован со многими другими белковыми строительными блоками и дополнен вычислительной конструкцией белка для оптимизации желаемых структурных и функциональных свойств», — говорит Тезкан. В краткосрочной перспективе, добавляет он, группа хочет создать металлоферменты с каталитической активностью, включая окислительно-восстановительную химию и активацию малых молекул. «В долгосрочной перспективе наша цель — использовать MASCoT для создания металлопротеинов, которые активны в живых системах и способны использовать небиологические ионы металлов».

Джерард Рулфес из Гронингенского университета в Нидерландах говорит, что стратегия является «уникальной» и является усовершенствованием предыдущей методики создания шаблонов из металла группы. Эта методика была гораздо более сложной, поскольку требовала создания как структурного металлического сайта, связывающего белок, так и функционального каталитического сайта. «Прелесть настоящего подхода заключается в его простоте: он просто требует введения цистеина в определенном положении, а затем димеризации белка и введения нескольких остатков, связывающих металл», — говорит Роелфес. Мир химии.

«Очевидным следующим шагом является модуляция среды металлического участка таким образом, чтобы фактически он мог выполнять катализ», — добавляет он. «Если они действительно могут создавать ферменты, используя этот подход, то у него светлое будущее».







Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *