Ein System für die Gestaltung neuer Proteine
Proteine sind für alle Lebensprozesse von zentraler Bedeutung und spielen daher bei Gesundheit und Krankheit eine maßgebliche Rolle. Die Möglichkeit zur Gestaltung neuer Funktionen in Proteinen ist deshalb von fundamentaler Bedeutung, um Einblicke in unerforschte Wege zu gewinnen und neue Therapeutika herzustellen. Um dies zu erreichen, wurde im Rahmen des EU-finanzierten Projekts INTERACTION DESIGN (De novo design of affinity, specificity, and multispecificity in synthetic protein interaction networks) Genetik und Molekularbiologie kombiniert, damit neuartige Protein-Netzwerke mit vorgegebenen Spezifitäts- und Affinitätsniveaus hergestellt werden könnten. Zunächst verwendeten die Forscher ein synthetisches Netzwerk, bei dem ein Acyl-Trägerprotein und unterschiedliche Bindemittel zur Anwendung kamen. Über eine Variation der Affinität des Proteins gegenüber seinen Bindemitteln durch Reststoff-Substitutionen untersuchten Wissenschaftler die Affinität und Spezifität. Diese Eigenschaften wurden über die experimentelle In-vitro-Auswahl der Varianten mit hoher Affinität weiter gesteigert. Anschließend fokussierte sich das Konsortium auf die Antikörper- und Enzymherstellung und es wurden Computeralgorithmen sowie experimentelle Methoden zur Anvisierung der gewünschten Moleküle angewandt. Dieser Ansatz unterstützte neue molekulare Spezifitäten in Protein-Wechselwirkungsnetzwerken. Insgesamt gesehen, stellten die Wissenschaftler fest, dass iterative Zyklen bei der Algorithmus-Entwicklung und experimentelle Tests die Stabilität der entworfenen Proteine erheblich verbesserten. Abgesehen von therapeutischen Antikörpern, Enzym- und Impfstoffbestandteilen, könnte der vollständig automatisierte Gestaltungsalgorithmus auch verwendet werden, um die Stabilität von Proteinen zu ändern, die an verschiedenen Erkrankungen beteiligt sind. Zusammengefasst bietet das System von INTERACTION DESIGN das Potenzial, um einen Beitrag für Forschung, Biotechnologie und öffentliche Gesundheit zu leisten.
Schlüsselbegriffe
Synthetische Proteine, INTERACTION DESIGN, Acyl-Trägerprotein, Antikörper, Enzym
