وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
پروتئین ها بارزترین مولکول ها در سیستم های بیولوژیکی به شمار می آیند. ناخن، مو، پوست، خون، ماهیچه و چشمان همگی از پروتئین ساخته شده اند.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

مهندسی پروتئین

(قسمت اول)


پروتئین ها بارزترین مولکول ها در سیستم های بیولوژیکی به شمار می آیند. ناخن، مو، پوست، خون، ماهیچه و چشمان همگی از پروتئین ساخته شده اند.

مولکول های پروتئین،مانند پلیمرها و DNA شامل زنجیره های بلند واحدهای فرعی اند. در پروتئین ها، بیست واحد فرعی طبیعی یافت می شود که به آن ها آمینواسید می گویند. هر پروتئین معین شامل زنجیره ای طولانی است که از بین این بیست آمینواسید برگزیده شده اند که بعدا مجتمع می شوند و به صورت ساختار تا خورده ی پیچیده ای در می آیند.

مهندسی پروتئین

پروتئین های مصنوعی را می توان ساخت زیرا شیمیدان ها و زیست شناسان روش هایی را برای رشته ای کردن 20 آمینواسید طبیعی و برخی آمینواسید های غیرطبیعی اضافی در قالب رشته های طولانی مناسب، ابداع کرده اند. مهندسی پروتئین عبارت است از علم ساختن چنین پروتئین هایی و سپس بهره بردن از آن ها هم در پزشکی وهم سایر کاربردها چون فناوری نانو، تولید بیوپلیمرها و آنزیم ها.

در واقع طراحی و ساخت پروتئین ها یا آنزیم هایی با عملکرد جدید بواسطه تغییر توالی آمینواسیدی را مهندسی پروتئین گوییم. اندازه و آرایش فضایی مولکول های پروتئینی را نیز می توان با روش های مهندسی پروتئین تغییر داد. چنین تغییراتی عمدتا برای بررسی ارتباط ساختار و عملکرد به کار می رود.

چشم اندازهای فعلی و آینده مهندسی پروتئین عبارتند از: کریستالوگرافی با استفاده از اشعه x، سنتز شیمیایی DNA، مدلسازی کامپیوتری پروتئین و همچنین ترکیب اطلاعات ساختار کریستالی و شیمیایی پروتئین با سنتزژن های مصنوعی که به عنوان یک رویکرد قوی برای بدست آوردن پروتئین هایی با خواص مطلوب در نظر گرفته شده است.

یکی از کاربردهای مهندسی پروتئین، ایجاد پروتئین های درمانی با ویژگی های بهبود یافته مثل انحلال پذیری بالاتر و یا پایداری بیشتر می باشد

انجام مهندسی پروتئین به منظور افزایش پایداری، از نظر پروسه آزمایشگاهی کار چندان پیچیده ای نیست و امروزه با ورود کیت و روش های جدید، انجام آن آسان و سریعتر شده است. بخش نسبتا پیچیده این کار مربوط به طراحی و عملیات فکری قبل از شروع مراحل آزمایشگاهی است. 

بیوانفورماتیک و روش های محاسباتی (Computational methods) ابزار هایی بسیار قدرتمند در پروسه مهندسی منطقی پروتئین (Rational protein engineering) هستند. درست است که این روش ها الزاما بهترین راه حل را ارائه نمی کنند اما در اغلب موارد با بهره گیری از آنها می توان شانس موفقیت خود را افزایش داده و از صرف وقت و هزینه مربوط به ساخت و غربالگری موتانت هایی که با روش های تصادفی (Random mutagenesis) ایجاد شده اند جلوگیری کرد.

اغلب نرم افزار های مورد استفاده برای این منظور یا گران قیمت هستند و یا در صورت رایگان بودن، اجرا و استفاده از آنها کار چندان ساده ای نبوده و نیاز به مشورت با افراد آگاه دارند.

اندازه و آرایش فضایی مولکول های پروتئینی را نیز می توان با روش های مهندسی پروتئین تغییر داد. چنین تغییراتی عمدتا برای بررسی ارتباط ساختار و عملکرد به کار می رود. برای رسیدن به این هدف می توان از چند روش استفاده کرد.

مهندسی پروتئین

جهش‌های نقطه‌ای

با جابجایی یک آمینو اسید با آمینو اسید دیگر در جایگاهی خاص از توالی آمینواسیدی، می توان تغییراتی را در ساختمان پروتئین اعمال کرد که این تغییرات عملکرد آن پروتئین را تحت تاثیر خود قرار می دهد.

 

در روش مهندسی پروتئین هدفدار (sitedirected) آمینواسیدی که در عملکرد بیولوژیکی ویژه ای درگیر است بطور اختصاصی مورد هدف واقع می شود.

 

جهش های حذفی

علاوه بر جایگزینی آمینواسیدها می توان با حذف آمینواسیدها بصورت تکی یا گروهی از توالی پروتئینی، پروتئین های جدید ایجاد کرد. به این روش جهش حذفی گفته می شود. این روش، روشی موثر برای ایجاد پروتئین هایی کوچکتر است که تنها حاوی یک یا چند بخش از پروتئین اصلی می باشد.

 

پروتئین‌های هیبریدی

می توان توالی آمینواسیدی یک پروتئین را به پروتئین دیگر جوش داد که به این ساختمان پروتئینی جدید، پروتئین هیبرید یا کیمریک گفته می شود که بطور کلی ویژگی های هر دو ساختمان را داراست. پروتئین های هیبریدی بطور گسترده ای در مطالعه اینترکش بین دو یا چند پروتئین به کار می رود.

یکی از کاربردهای مهندسی پروتئین، ایجاد پروتئین های درمانی با ویژگی های بهبود یافته مثل انحلال پذیری بالاتر و یا پایداری بیشتر می باشد. همچنین از این روش برای رسیدن به فعالیت های بیولوژیکی جدید نیز استفاده می شود مثل تولید آنتی بادیهای کاتالیتیک، آنتی بادیهایی که قادر به کاتالیز واکنشی حاص می باشند.

 

   ادامه دارد...

 

مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان


منبع:  biomolecule، daneshju، protein engineering، biochemistry

کتاب نانوفناوری؛ مارک راتنر، دانیل راتنر

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین