Их новое исследование, опубликованное недавно в журнале Proceedings Национальной академии наук, исследует, как эволюция может использоваться, чтобы обнаружить новые и полезные инструменты фермента, названные протеазами.Протеазы раскалывают белки в меньшие куски пептида, которые ученые могут тогда проанализировать, чтобы определить идентичность белка и внесла ли клетка химические изменения в белок, который мог бы изменить его функцию.Новая протеаза, развитая в исследовании, помогает пролить свет на эти химические изменения, названные постпереводными модификациями. Постпереводные модификации – изменения, сделанные к белкам после того, как белки будут переведены с РНК.
«Мы должны наблюдать эти модификации белка непосредственно посредством химического анализа; мы не можем прочитать их из последовательности ДНК», объяснил ведущий автор исследования Брайан М. Пэегель, адъюнкт-профессор в TSRI.Эти модификации могут существенно изменить стабильность и функцию белка, и нерегулируемая модификация может привести к болезни, такой как рак.
Поэтому понимание природы и местоположения этих модификаций может быть очень важным в ранних фазах изобретения лекарства.Ученые в настоящее время полагаются на технику, названную масс-спектрометрией, чтобы изучить постпереводные модификации. С масс-спектрометрией ученые анализируют пептиды, чтобы видеть, изменяется ли их масса – немного как увеличивание масштаб того белка, чтобы видеть скрытые детали.
Неожиданное изменение в массе может указать на возникновение постпереводной модификации.Многие ученые сегодня используют протеазу, названную трипсином, чтобы сломать белки в пептиды. Поскольку есть немного других протеаз, доступных для масс-спектрометрии, трипсин стал рабочей лошадью области. Однако Пэегель объяснил, это – чистая случайность, если трипсин производит пептид с измененным местом.
Таким образом, Пэегель и коллеги думали, что будет полезно иметь новый инструмент, который расколол непосредственно на измененном месте.Чтобы решить эту проблему, Paegel развивал новый трипсин «мутант», использующий технику, названную «направленная эволюция».
Ученые создали много тысяч мутантов трипсина и проверили каждого мутанта на его способность сократить белок на измененных местах. Они обнаружили мутанта, который мог сократить белки в цитруллине, который является одним типом модификации.
Пэегель полагает, что этот новый подход мог быть полезен для отображения более широкого диапазона постпереводных модификаций, и он надеется использовать направленную эволюцию, чтобы обнаружить протеазы, которые предназначаются для многих других постпереводных модификаций. «Я думаю, что мы на грани взрыва новых инструментов для масс-спектрометрии», сказал он.