Инженерия белка. Конструирование искусственных белков. Примеры работ по белковой инженерии. Вирус как метаболический инженер

41)Инженерия белка. Конструирование искусственных белков. Примеры работ по белковой инженерии

Белковая инженерия — раздел биотехнологии, который занимается разработкой полезных или ценных белков. Это относительно новая дисциплина, которая направлена на исследование фолдинга белков и принципов модификации и создания белков.

Существуют две основные стратегии для белковой инженерии: направленная модификация белка и направленная эволюция. Эти методы не являются взаимоисключающими; исследователи часто применяют оба. В будущем, более детальное знание структуры и функции белков, а также достижения в области высоких технологий, может значительно расширить возможности белковой инженерии. В итоге, даже неприродные аминокислоты могут быть включены благодаря новому методу, который позволяет включать новые аминокислоты в генетический код.

С применением компьютерных методов был разработан белок с новой структурой, а также датчики для искусственных молекул. Технология фьюжин белков дала возможность создать rilonacept — препарат для лечения криопирин-зависимого периодического синдрома.

Другой метод расчета, IPRO, успешно применяется при разработке переключения кофактора редуктазы ксилозы Candida boidinii. Итерационная модификация и оптимизация белка (IPRO) модифицирует белки так, чтобы увеличить или привнести сродство к естественным или новым субстратам и кофакторам. Это делается за счет многократных случайных возмущений структуры белков вокруг заданных позиций структуры и определения минимальной энергии связи ротамеров и определения, если новая конструкция имеет меньшую энергию, чем предыдущие. Автоматизированная модификация была также использована для конструирования сложных свойств нано-белка. Белок оболочки E. coli bacterioferritin (EcBfr), который имеет структурную неустойчивость и неполную самосборку, стал модельным объектом для настоящего исследования. С помощью компьютерного анализа и сравнения его гомологов было обнаружено, что этот белок имеет меньшую, чем обычно, димерную структуру на его оси симметрии главным образом из-за наличия мостиком из остатков аспарагина. Для исследования структурной устойчивости инженерных EcBfr, используется полуэмпирический расчетный метод для изучения практической разности энергий из 480 возможных мутантов димеров по отношению к диким EcBfr. Замена этих двух аспарагинов гидрофобными аминокислотами приводит к образованию белков, которые складываются в альфа-спиральные мономеры и собираться в клетках, о чем свидетельствует круговая дихроизма и электронная микроскопия. И термическая, и химическая денатурации подтверждают, что все модифицированные белки, в согласии с расчетами, обладают повышенной стабильностью. Одна из трех мутаций идет в пользу более высокой олигомеризации в растворе, как показывает хроматография и гель-электрофорез.

Белковая инженерия создаёт смесь клеток. Одни из них несут исходный вектор с немутантным геном, а другие клетки несут мутантный ген. Остаётся отобрать из этой смеси именно те клетки, в которых находится мутантный ген.

42)Вирус как метаболический инженер

ДНК-вакцина (также генная вакцина, вакцина на основе нуклеиновых кислот) — генно-инженерная конструкция, которая после введения в клетку обеспечивает продуцирование белков патогенов или опухолевых антигенов и вызывает иммунную реакцию. Введение ДНК-вакцин в организм называют генетической иммунизацией. ДНК-вакцинация имеет ряд преимуществ по сравнению с обычными вакцинами. В частности, показано, что такие вакцины обеспечивают не только выработку антител (гуморальный иммунитет), но и специфический цитотоксичный ответ (клеточный иммунитет), что ранее было достижимо только с помощью живых вакцин. Сегодня ДНК-вакцины не применяют для лечения человека, однако прогнозируется, что генетическая иммунизация поможет преодолеть целый ряд заболеваний.

По структуре ДНК-вакцина — это встроенная в вектор нуклеотидная последовательность, кодирующая определённый антиген или антигены. Вектором в генной инженерии называют молекулу нуклеиновой кислоты, которая служит для доставки генетического материала в клетки и обеспечивает его репликацию или экспрессию. Ранее для транспортировки генов в клетку применяли векторы на основе вирусов: модифицированного (ослабленного) вируса натуральной оспы, аденовирусов и ретровирусов. Вирусные векторы являются достаточно эффективными, однако имеют значительную вероятность развития побочных эффектов, связанную с относительно высокой иммуногенностью самого вектора. Поэтому на сегодня в качестве вектора чаще используют бактериальную плазмиду — небольшую стабильную кольцевую молекулу ДНК, способную к автономной репликации. Сама по себе плазмида не вызывает нужного специфического иммунного ответа, для этого в неё вшивают гены иммуногенных белков. Также ДНК-вакцина должна содержать регуляторные последовательности, необходимые для экспрессии генов в клетках эукариот. Готовую ДНК-конструкцию доставляют в бактериальную клетку, где наращивается количество её копий. После этого проводят выделение и очистку плазмид, которые несут нужную вставку.

Схема создания ДНК-вакцины на примере вакцины против вируса Западного Нила:

1)Выбор антигенного протеина

2)Получение последовательности гена

3)Клонирование нужного фрагмента ДНК с помощью ПЦР

4)подбор вектора; вставка гена в плазмиду

5)введение плазмиды в бактерию

6)культивирование бактерии для клонирования ДНК

7) выделение и очищение нужной плазмиды

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

41,42.docx

41,42.docx
Размер: 17.4 Кб

.

Пожаловаться на материал

Белковая инженерия. Биотехнология. ДНК-вакцина. Схема создания ДНК-вакцины

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Гепатиты: симптомы и профилактика

Существует 3 основных вирусных гепатита: Гепатит А, Гепатит B, Гепатит С. Симптомы гепатита. Профилактика гепатита.

Финансы

Сущность и роль финансов в РФ. Финансовая система. Финансовые рынки, механизм, политика, контроль, планирование и прогнозирование. Органы управления финансами в России.

Экономические циклы

Когда люди говорят о бизнес-циклах, они говорят о таких понятиях как \"Процветание\" и \"депрессия\". Причины деловых циклов? Бизнес инвестиции

Организационное проектирование. Концептуальные термины

Декларація про державний суверенітет України 16 липня 1990 p. Акт проголошення незалежності України 24 серпня 1991 p.

Вибори до Верховної Ради України Декларація про державний суверенітет України Спроба державного перевороту в СРСР і Україна Акт проголошення державної незалежності України. Референдум 1 грудня 1991 року. Вибори Президента України

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok