Inżynieria białkowa

Inżynieria białkowa udostępniła nowe doświadczalne narzędzie badania kinetyki zwijania się białek. Metoda ta polega na wykonywaniu mutacji, czyli zamianie aminokwasu, w różnych miejscach łańcucha białkowego i badaniu wpływu takiej zmiany na stabilność i czasy zwijania się. Najbardziej znaną w tej dyscyplinie grupą badawczą jest zespół z Cambridge, którym kieruje A.R. Fersht.

Wyniki tych doświadczeń wskazują na to, że być może 20-literowy alfabet aminokwasów nie jest funkcjonalnie konieczny. Właściwości pewnego zbioru zbadanych białek nie ulegają wielkim zmianom, jeśli w wyniku podstawień zbudować białka tylko z 5 - 6 wybranych aminokwasów.

Drugi aspekt dotyczy czasów zwijania. Podstawienia mogą ten czas zarówno skrócić, jak i wydłużyć w porównaniu z czasami zwijania białek naturalnych. Możliwość skrócenia czasów zwijania sugeruje, że białka naturalne, choć zwijają się szybko, nie są optymalne pod względem kinetycznym.

Trzeci aspekt dotyczy zrozumienia "wartości φ" przy zamianie (mutacji) aminokwasów. Otóż przejście od stanu rozwiniętego do zwiniętego w białku globularnym polega na ustanawianiu coraz większej liczby kontaktów natywnych. Interpretacja doświadczeń podstawieniowych w krótkich białkach zakłada obraz dwustanowy (poszczególne molekuły białek w roztworze są albo w stanie zwiniętym albo rozwiniętym), a samo przejście jest podobne do reakcji chemicznej, w której następuje konwersja jednego stanu w drugi. Ta konwersja jest zazwyczaj ograniczona przez jakieś "wąskie gardło" zwane stanem przejścia. Wartość φ jest zdefiniowana jako stosunek mutacyjnej zmiany bariery energetycznej, efektywnie opisującej czas zwijania, do zmiany w energii swobodnej stabilności białka. W najprostszym scenariuszu wartości φ dla zwijania i rozwijania sumują się do jedności. Wartości 0 i 1 odpowiadałyby nienatywnemu lub natywnemu charakterowi otoczenia zmutowanego miejsca w stanie przejściowym.

Inna perspektywa spojrzenia na przejście stan rozwinięty — stan zwinięty zauważa analogię do przejścia fazowego pierwszego rodzaju. Kinetyczny mechanizm zwijania polegałby więc na nukleacji. Pojęcie zarodka zwijania powinno się wiązać ze stanem przejścia. Powinna to być pierwsza stabilna struktura, która się pojawia tuż po minięciu stanu przejścia.

Czego miarą są tak naprawdę mierzone wartości φ? Czy mutacje powodują przeskoki pomiędzy różnymi możliwymi ścieżkami zwijania? Czy obraz dwustanowy jest prawdziwy? Wszystko to są pytania, które wkrótce powinny uzyskać odpowiedź.

Copyright © 1997-2021 Wydawnictwo Naukowe PWN SA
infolinia: 0 801 33 33 88