ابداع اولین پروتئین قابل اتصال به مولکول

محققان برای اولین بار موفق به ایجاد یک پروتئین قادر به اتصال به یک مولکول هدف کوچک شده‌اند.دانشمندان دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن یک پروتئین استوانه‌ای به نام "بتا بشکه"(beta barrel) ایجاد کرده‌اند که دارای حفره‌هایی برای اتصال به هدف است.پروتئین ایجاد شده قادر به اتصال و فعال کردن یک ترکیب مشابه با آن در داخل پروتئین فلورسنت سبز است. این یک گام بزرگ برای علم است، جایی که تلاش‌های قبلی برای ساخت پروتئین‌های با قابلیت اتصال به مولکول‌های کوچک به نتیجه نرسیده بود.این پیشرفت، پنجره‌هایی را برای دانشمندان باز می‌کند که بتوانند پروتئین‌ها را بر خلاف دیگر قاعده طبیعت ایجاد کنند. این پروتئین‌ها می‌توانند با دقت بالا و توانایی اتصال به اهداف کوچک مولکولی خاص ساخته شوند.

این کار با روش "شکاف" یا "de novo" ممکن شده است. تکنیکی که توانایی و کاربردهای بالقوه فراوانی در تحقیقات، پزشکی و صنعت دارد."دیوید بیکر" محقق ارشد این مطالعه گفت: استفاده از طرح موفقیت آمیز "شکاف" در ایجاد پروتئین‌های سفارشی با قابلیت اتصال به مولکول‌های کوچک، مرحله‌ای برای ایجاد پروتئین‌های پیچیده‌ای است که محدودیت‌ها را از میان برمی‌دارد.دانشمندان باید یک پروتئین به شکل سیلندر به نام "بتا-بشکه" ایجاد می‌کردند.

شکل مناسب این پروتئین، کاملا در راستای انجام وظیفه آن است، چرا که یک انتهای سیلندر برای تثبیت پروتئین و انتهای دیگر به عنوان یک نقطه اتصال به مولکول هدف کار می‌کند.دانشمندان از یک پلت‌فرم نرم افزاری موسوم به "روزتا"(Rosetta) استفاده کردند که در آزمایشگاه بیکر برای طراحی پروتئین جدید توسعه داده شده بود. این برنامه می‌تواند پیش‌بینی کند که یک زنجیره از اسیدهای آمینه بعد از سنتز به چه شکلی درمی‌آیند و می‌تواند پیش بینی کند که چگونه تغییرات اسید آمینه‌های مختلف در طول زنجیره ممکن است شکل نهایی را تغییر دهد.

قدرت پیش‌بینی این برنامه امکان آزمایش ترکیبات مختلف آمینو اسیدها را برای طراحی پروتئین‌های با شکل و عملکرد مورد نظر فراهم می‌کند.علاوه بر این نرم افزار پیش بینی، دانشمندان از یک الگوریتم اتصال قدرتمند جدید به نام "RIF"(Field Interaction Rotamer) استفاده می‌کنند که توسط "ویلیام شفلر"، یکی از دانشمندان ارشد پژوهشی آزمایشگاه بیکر ساخته شده است.

این الگوریتم، تمام ساختارهای بالقوه شکاف‌های مورد نیاز برای اتصال به مولکول‌های خاص را شناسایی می‌کند.بیکر گفت: این پروتئین روی سلول‌های باکتریایی، مخمر و پستانداران کار می‌کند. نصف پروتئین فلورسنت سبز بودن باید برای محققان بسیار مفید باشد.وی افزود که این روش به محققان اجازه می‌دهد مجموعه‌ای از ساختارهای پایه را به‌طور نامحدود و با اشکال سفارشی برای اتصال به مولکول مورد علاقه خود کشف کنند.وی ادامه داد: درک ما از عوامل تعیین کننده برای اتصال پروتئین پیشرفت کرده است.