Dit onderzoek zal helpen bij het ontwerpen van kleine eiwitten en kleine moleculen die de basis kunnen vormen voor toekomstige biotechnologieën en medicijnen.

Een team van chemici en biochemici van het Bristol BioDesign Institute heeft een nieuwe eiwitstructuur ontworpen.

Dit is veel eenvoudiger dan de meeste natuurlijk voorkomende eiwitten, waardoor de wetenschappers enkele van de moleculaire krachten konden ontrafelen die eiwitstructuren assembleren en stabiliseren. Het werk is gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Chemische Biologie .

Eiwitten zijn de werkpaarden van de biologie. Bijvoorbeeld, ze helpen lichtenergie om te zetten in suiker in planten, transporteren zuurstof van onze longen naar onze spieren, en combineer suiker en zuurstof om energie vrij te maken om de spieren te laten werken. Om deze taken uit te voeren, eiwitten moeten specifieke 3D-structuren aannemen, eiwitvouwen genoemd.

In chemische termen, eiwitten zijn polymeren, of reeksen aminozuren, net als de kralen van een ketting. Er zijn 20 verschillende chemieën van de aminozuurbouwstenen. Het is de combinatie van deze langs de eiwitstring die bepaalt hoe een eiwit zich opvouwt tot zijn functionele 3D-vorm. Ondanks tientallen jaren van inspanning, wetenschappers begrijpen nog steeds niet hoe de biologie dit proces van eiwitvouwing bereikt, of, eenmaal gevouwen, hoe eiwitstructuren worden gestabiliseerd.

Om dit probleem aan te pakken, het Bristol-team heeft twee soorten eiwitstructuren gecombineerd, een ? helix en een polyproline II-helix - om een ​​uitgeklede, of vereenvoudigd eiwit dat een mini-eiwit wordt genoemd.

Dit is basiswetenschap met het simpele doel om te zien hoe klein een stabiele eiwitstructuur kan zijn. Het is belangrijk, aangezien natuurlijke eiwitten meestal zeer grote en omslachtige structuren zijn, die momenteel te ingewikkeld zijn voor chemici en biochemici om te ontleden en te begrijpen. In het mini-eiwit, die het team 'PP?' noemt, de twee helices wikkelen zich om elkaar heen en hun aminozuren maken nauw contact met elkaar in zogenaamde 'knop-in-gaten'-interacties. Dit was te verwachten, inderdaad het team heeft PP ontworpen? vanuit het niets op basis van hun begrip van deze interacties.

Dokter Emily Bakker, die het onderzoek leidde in het laboratorium van professor Dek Woolfson, besloten om enkele van de aminozuren in deze knop-in-gaten-interacties te veranderen in niet-natuurlijke aminozuren, die de wonderen van de moderne eiwitchemie mogelijk maken.

Door dit te doen, Emily ontdekte dat naast de verwachte krachten die eiwitten bij elkaar houden, bekend als hydrofobe interacties, andere, meer subtiele krachten speelden een rol bij het stabiliseren van de mini-eiwitstructuur.

Chemici kennen deze kleine krachten als CH-? interacties, en ze zijn overal in de chemische wereld te vinden. Toen Drs Gail Bartlett en Kieran Hudson, ook van het Bristol-team, doorzocht in de duizenden natuurlijke eiwitstructuren die beschikbaar waren, vonden ze veel voorbeelden van deze CH-? interacties.

Bovendien, de eiwitten waarin ze voorkomen spelen een rol in verschillende biologische processen, waarvan vele geassocieerd zijn met ziekte. Dit biedt potentiële doelwitten voor nieuwe medicijnen, en de CH-? interacties kunnen een waardevolle nieuwe manier zijn om deze te ontwikkelen. Dr. Baker legde uit:"Ons werk heeft niet alleen implicaties voor het begrijpen van de basiswetenschap van eiwitvouwing en stabiliteit, maar ook voor het begeleiden van het ontwerp en de engineering van nieuwe eiwitten en medicijnmoleculen."

Professor Woolfson voegde toe:"Dit is precies waar het nieuwe Bristol BioDesign Institute voor staat. We streven ernaar de allerbeste basiswetenschap te leveren. we zullen onvoorziene routes openen om fundamentele wetenschap te vertalen naar biotechnologie en biomedische toepassingen."