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  • 博士后瑞庆和首席科学家张曙光为首的努力,找到一个简单的方法,使膜结合蛋白的水溶性。

    博士后瑞庆和首席科学家张曙光为首的努力,找到一个简单的方法,使膜结合蛋白的水溶性。

    图片:倪军

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  • 左顺时针:在洗涤剂的G蛋白偶联受体,自身蛋白,G蛋白偶联受体已经取得的水溶性,和G蛋白偶联受体嵌入在膜中。

    左顺时针:在洗涤剂的G蛋白偶联受体,自身蛋白,G蛋白偶联受体已经取得的水溶性,和G蛋白偶联受体嵌入在膜中。

    图片:迈克尔skuhersky

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科学家改变膜蛋白,使他们更容易学习

博士后瑞庆和首席科学家张曙光为首的努力,找到一个简单的方法,使膜结合蛋白的水溶性。

通过使疏水性链段的水溶性,研究人员希望能够更多地了解蛋白质的结构。


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萨拉·麦克唐纳
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由人类基因组编码的蛋白质的约30%是膜蛋白 - 跨越细胞膜,这样他们可以促进细胞和他们的环境之间的通信的蛋白质。这些分子是学习,看到和传感气味,许多其他功能中的关键。

尽管这些蛋白质的流行,科学家们有困难研究其结构和功能,因为膜结合的部分是非常疏水的,所以它们不能被溶解在水中。这使得更难做结构分析,如X射线晶体学。

在提前,可以更容易地进行这种类型的结构研究,澳门太阳城最新网站的研究人员已经开发出一种方法,使这些蛋白质的水溶性通过交换他们的一些疏水氨基酸的亲水性的。该技术是基于比用于制备这些蛋白质的可溶性,这依赖于具有适应于上的情况下,逐个每种蛋白的计算机算法先前开发的方法简单得多的码。

“如果没有规律可循,很难为人们了解如何做到这一点,”张曙光,澳门太阳城最新网站的中心位和原子的首席研究科学家。 “该工具具有简单,只有少数人知道如何使用的东西,任何人都可以使用,而不是一个复杂的计算机模拟。”

张某是该研究的资深作者,出现在 科学的美国国家科学院院刊 八月的一周。 27.澳门太阳城最新网站其它的作者是前客座教授飞逃,博士后瑞清,前客座教授弘治堂,研究生迈克尔skuhersky,前者本科卡罗利纳科林'03,'05平方米,博士'11,前博士后洛塔tegler,研究生asmamaw wassie,和以前的本科溪wassie '14。

一个简单的代码

在人类细胞中发现了约8000已知的膜蛋白,科学家已经发现结构约50它们是作为非常困难的,因为一旦它们从细胞膜中提取工作,他们只能维持它们的结构,如果他们悬浮在普遍认为的洗涤剂,它模仿细胞膜的疏水环境。这些洗涤剂是昂贵的,并且没有对所有的膜蛋白的工作普遍洗涤剂。

张开始工作,以解决2010年这一问题,由亚历山大后期丰富,生物学的澳门太阳城最新网站教授启发了新的途径。丰富的构成是否称为α螺旋的蛋白质结构,从而弥补了散装蛋白的膜嵌入部分,可以从疏水性到亲水性进行切换的问题。张马上开始工作了可能的解决方案,但问题难度相当大。在过去的八年中,他有过几次学生和访问学者帮助他的想法,最近清,谁取得了成功的工作。

,允许张某开发代码的核心思想是事实,疏水氨基酸少数有非常相似的结构,一些亲水性氨基酸。允许张拿出,其中亮氨酸转化为谷氨酰胺,异亮氨酸和缬氨酸的码本的相似性被转换成苏氨酸和苯丙氨酸转化为酪氨酸。

另一个重要因素是,没有这些氨基酸是带电荷的,所以他们交换似乎对整个蛋白质结构的影响最小。事实上,异亮氨酸和苏氨酸是非常相似,核糖体,即装配蛋白质的细胞结构,偶尔插错一个 - 每200至400出现约一次。

研究人员称他们的代码数量的代码,分别表示谷氨酰胺,苏氨酸和酪氨酸,这三个字母之后。

在实现此代码它们最早的努力,研究人员取代仅嵌入在膜中的疏水性氨基酸的一小部分,但所得到的蛋白质仍然需要一些洗涤剂溶解。他们增加了替代率约50%,但蛋白质仍不能完全溶于水,所以他们取代谷氨酰胺,异亮氨酸,缬氨酸的所有实例和苯丙氨酸嵌入膜。这一次,他们取得了成功。

“只有当我们更换我们能够获得比较稳定,而且完全免费水系统洗涤剂蛋白跨膜区的所有疏水残基,”青说。

结构相似

在这项研究中,研究人员证明在属于一类称为G蛋白偶联型受体蛋白的四种蛋白质他们的技术。这些蛋白质帮助细胞识别的分子,如激素,或免疫分子,称为趋化因子,并触发细胞内的适当响应。

乔尔·萨斯曼,在魏茨曼科学研究所结构生物学教授描述的新方法“令人难以置信的简单和优雅。”

“虽然许多科学家一直试图找到一种方法来‘溶解’G蛋白偶联受体和其他完整的膜蛋白,直到现在他们的方法还没有普遍使用和经常涉及非常复杂的计算方法,那会不会是广适用,”苏斯曼说,谁没有参与这项研究。

研究人员仍然倾向于使用X射线晶体学或核磁共振(NMR)获得这些蛋白的精确结构的工作,但他们进行的一些实验暗示结构是相似的。于一体,它们表明,水溶性蛋白质变性在几乎相同的温度下的蛋白质的原始版本。他们还表明,修饰的蛋白质结合到与原始蛋白质结合相同的靶分子,虽然不如强烈。

研究人员表示,能够合成这些蛋白质的水溶性版本,可以支持新的应用,如可检测环境污染物的传感器。

另一种可能性是设计结合分子通常由癌细胞表达,其可用于诊断肿瘤或鉴定转移性癌细胞的血液样本中的蛋白质的水溶性版本,张说。研究人员还可以创建在其中该病毒通常结合于膜结合受体附着至抗体的一部分的水溶性分子。如果这些“诱饵疗法”分别注入体,病毒会结合至受体,然后通过免疫系统,这将被本抗体部分被激活清零。

这项研究是由OH2实验室和比特和原子财团,其中包括海湾流域创新中心澳门太阳城最新网站的中心资助。


主题: 研究, 细胞, 蛋白质, 生物学, 媒体实验室, 中心位和原子, 建筑与规划学院, 科学学院

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