У вирусов есть раковины, которые построены, чтобы выжить в резких условиях, защитив их груз, пока они не находят, что клетка заражает. Раковина может быть использована во благо, однако, потому что та стабильность делает ее подходящей для защиты более полезного груза, такого как лекарства, которые могут быть поставлены определенно предназначенным клеткам.
Исследование, сосредоточенное на белке, используемом бактериальным вирусом, назвало бактериофаг MS2. Этот белок может самособраться, создав безопасные леса из вирусной раковины, сказала Даниэль Таллмен-Эрсек, адъюнкт-профессор химической и биологической разработки в Школе Маккормика Разработки.«В биологии у всего есть ее место.
Биология большая как этот – кроме мы не знаем правила», сказал Таллмен-Эрсек. «Наше открытие было методом для определения тех правил дизайна».Исследование, сделанное в сотрудничестве с преподавателем химии Мэтью Фрэнсисом и его коллегами в Калифорнийском университете в Беркли, заняло больше чем два года. Результаты были изданы 11 апреля в журнале Nature Communications.Работа позволила исследователям исследовать, какие определенные мутации белка сломали вирусные леса или изменили свойства структуры.
Чтобы сделать это, команда развивала новую технику под названием SyMAPS (Систематическая Мутация и Собранный Выбор Частицы), который выделил видоизмененные белки лесов, которые остались неповрежденными от тех, которые разбились во время мутации.Всего, команда проверила почти 2 600 версий белка, который составляет закрытую раковину, подобные футбольному мячу леса.«У белка лесов MS2 есть 129 положений, где мы можем сделать замены, заменив существующую аминокислоту в том положении со всеми другими аминокислотами», сказала Эмили Хартман, доктор философии четвертого года кандидат в химии в УКЕ Беркли и ведущем авторе на бумаге. «Обменивая все 20 естественных аминокислот, по одному, в каждом положении в белке, мы заканчиваем тем, что проверили 20 переменных в 129 положениях».Команда полагает, что понимание, как мутации изменяют леса, обеспечивает важное понимание, как эти повторно ставившие целью вирусные белки могли использоваться в медицине.
«Леса, которые Вы хотите для доставки лекарственных средств, могли бы отличаться, чем, что Вы захотите для вакцины», сказал Таллмен-Эрсек. «Мы могли бы хотеть изменить свойства обвинения на поверхности, чтобы получить лучшее планирование или добавить что-то к внутренней части структуры, как погрузка его с датчиком или диагностическим рекордером».Например, структура, которая разваливается в определенной окружающей среде, могла помочь предназначенной доставке лекарственных средств, такой как химиотерапия.«Одна из вещей, которые мы сделали в исследовании, состояла в том, чтобы искать мутантов, чувствительных к кислоте», сказал Хартман. «Кровоток не кислый, но однажды в раковой клетке, это намного более кислое.
Если бы леса разваливаются в кислой окружающей среде, они выпустили бы препарат в раковой клетке более легко».Структура, менее терпимая к кислым условиям, была найдена, и команда продолжит работу в этой области.Кроме того, исследование предлагает понимание, что могло бы естественно возникнуть у видоизменяющегося вируса, такого как грипп. «Это могло дать общее представление нам, которых помещает у вируса, мог иметь более высокий уровень мутации. Та информация могла использоваться учеными, чтобы развивать новые вакцины», сказал Таллмен-Эрсек.
Команда и их коллеги в обоих университетах будут использовать работу в качестве фонда определенных заявлений на вирусные леса, сказала она.«Данная статья – действительно первый шаг в большем наборе историй», сказал Хартман. «Есть большая продолжающаяся работа в этом сотрудничестве между университетами.
Я счастлив видеть, куда это идет.Исследование основывается на более ранней работе Таллмен-Эрсека, которая нашла, что единственная мутация аминокислоты в тех же самых лесах бактериофага MS2 решительно изменила свой размер.Tullman-Ercek служит преподавателем в Центре Нортвестерна Синтетической Биологии. Двухлетний центр примиряет ученых из разработки, медицины, физики и информатики, заинтересованной управлением биологией, чтобы помочь обществу.
Большая часть синтетической биологии сосредотачивается на изменении клетки, изменяя ее ДНК, создавая новые специализированные продукты.Работа была поддержана армейским Исследовательским управлением и программой КАРЫ BASF в УКЕ Беркли.