Kombinatoryczna inżynieria białek oparta na strukturze
Oparta na strukturze kombinatoryczna inżynieria białek ( SCOPE ) to technika biologii syntetycznej służąca do tworzenia bibliotek genów ( linii ) o określonym składzie, zaprojektowanych na podstawie ograniczeń strukturalnych i probabilistycznych kodowanych białek. Rozwój tej techniki był napędzany fundamentalnymi pytaniami dotyczącymi , funkcji i ewolucji białek , chociaż technika ta ma ogólne zastosowanie do tworzenia modyfikowanych białek o pożądanych komercyjnie właściwościach. Kombinatoryczna podróż przez sekwencję czasoprzestrzeń jest celem SCOPE. [ potrzebne źródło ]
Opis
Na początku SCOPE opracowano jako technikę rekombinacji niezależną od homologii , aby umożliwić tworzenie wielu krzyżujących się bibliotek z daleko spokrewnionych genów. W tym zastosowaniu opracowano strategię projektowania „ tektoniki płyt egzonowych” w celu złożenia „równoważnych” elementów struktury ( płyty kontynentalne ) ze zmiennością łączących je połączeń ( linie uskoków ) w celu zbadania globalnej przestrzeni białkowej. Aby stworzyć odpowiednią bibliotekę genów, schemat hodowlany Gregora Mendla został dostosowany do PCR strategia selektywnego krzyżowania genów hybrydowych, proces iteracyjnego chowu wsobnego w celu stworzenia wszystkich możliwych kombinacji segmentów kodujących ze zmiennymi wiązaniami. Komplementacja genetyczna w wrażliwych na temperaturę E. coli została wykorzystana jako system selekcyjny do skutecznej identyfikacji funkcjonalnych hybrydowych polimeraz DNA o minimalnej architekturze i ulepszonych fenotypach .
Projekt SCOPE wykorzystano następnie do skonstruowania syntetycznej linii enzymów , którą scharakteryzowano biochemicznie, aby podsumować ewolucyjną rozbieżność dwóch współczesnych enzymów. Szybka ewoluowalność różnorodności chemicznej w syntazach terpenów została wykazana za pomocą procesów podobnych zarówno do darwinowskiego gradualizmu , jak i solenia : niektóre szlaki mutacyjne wykazują stałe, addytywne zmiany, podczas gdy inne wykazują drastyczne skoki między kontrastującymi specyficznościami produktów a pojedynczymi etapami mutacji. Ponadto opracowano metrykę opisującą chemiczną odległość etapów mutacji w celu uzyskania filogenezy opartej na chemii, odnoszącej zmienność sekwencji do produkcji chemicznej. Te przykłady ustanawiają SCOPE jako znormalizowaną metodę konstruowania syntetycznych bibliotek genów z blisko lub daleko spokrewnionych sekwencji rodzicielskich w celu identyfikacji nowości funkcjonalnych wśród kodowanych białek.
Zobacz też
- Kierowana ewolucja
- Enzymologia
- Rozszerzony kod genetyczny
- Synteza genów
- Genom
- Analogi kwasów nukleinowych
- Projekt białka
- Inżynieria białek
- Fałdowanie białek
- Proteomika
- Proteom
- Biologia strukturalna
- Biologia syntetyczna
Dalsza lektura
- O'Maille PE, Bakhtina M, Tsai MD (sierpień 2002). „Oparta na strukturze kombinatoryczna inżynieria białek (ZAKRES)” . Dziennik biologii molekularnej . 321 (4): 677–91. doi : 10.1016/S0022-2836(02)00675-7 . PMID 12206782 .
- O'Maille PE, Tsai MD, Greenhagen BT, Chappell J, Noel JP (2004). „Synteza biblioteki genów za pomocą kombinatorycznej inżynierii białek opartej na strukturze”. Metody w enzymologii . 388 : 75–91. doi : 10.1016/S0076-6879(04)88008-X . ISBN 9780121827939 . PMID 15289063 .
- O'Maille PE, Malone A, Dellas N, Andes Hess B, Smentek L, Sheehan I, Greenhagen BT, Chappell J, Manning G, Noel JP (październik 2008). „Ilościowa eksploracja krajobrazu katalitycznego oddzielającego rozbieżne roślinne syntazy seskwiterpenów” . Przyroda Biologia chemiczna . 4 (10): 617–23. doi : 10.1038/nchembio.113 . PMC 2664519 . PMID 18776889 .