Немецкие ученые создали зеркальную версию ДНК-лигазы из D-аминокислот

Ученые из Немецкого центра исследования рака (DKFZ) еще на шаг приблизили создание полноценной синтетической системы синтеза белка из D-аминокислот. Такой подход позволит «обмануть» иммунную систему и создавать лекарства на основе зеркальных белков и пептидов.

Энантиомеры цистеина
Изображение
Alexander Limbach | Shutterstock.com

Совсем недавно начала активно развиваться синтетическая биология, основной целью которой является создание независимой от природных соединений системы реализации генетической информации. Самый простой и изящный подход — использовать оптические изомерыбиоорганических молекул, которые обладают теми же химическими и физическими свойствами. Большая часть ферментов умеет различать хиральные (D и L) изомеры, поэтому нуклеотиды и сахара в организмах встречаются в D-конформации, а аминокислоты в составе белков — в виде L-изомеров.

В данной работе ученые сконструировали функциональную D-ДНК-лигазу, способную соединять фрагменты L-ДНК. Прототип для D-ДНК-лигазы выбирали, исходя из двух критериев: белок должен состоять из минимального количества аминокислот, для облегчения синтеза in vitro, и при этом должны быть хорошо охарактеризованы его свойства. Поэтому за основу взяли ДНК-лигазу Haemophilus influenza из 268 аминокислотных остатков, которая гомологична более длинной хорошо изученной лигазе Paramecium bursaria chlorella virus 1 (PBCV-1). Синтез зеркальных белков на рибосомах сейчас недоступен, поэтому D-ДНК-лигазу последовательно собрали из 6 частей, полученных методом твердофазного синтеза пептидов (solid-phase peptide synthesis (SPPS)).

Синтезированный фермент успешно сшивал фрагменты генов из L-ДНК, но не из природных D-ДНК.

Ранее были созданы полимеразы, нуклеаза HIV-1 и другие функциональные белки из D-аминокислот. Кроме того, в предыдущих исследованиях было показано, что пептиды и белки из L-аминокислот обладают гораздо большей иммуногенностью по равнению с D-аналогами, что делает оптические изомеры потенциальным источником зеркальных лекарств белковой природы.

Таким образом, учеными была создана ДНК-лигаза из D-аминокислот — еще одна деталь самореплицирующегося механизма, не зависящего от природных соединений. Основной задачей синтетической биологии на данный момент остается сборка зеркальных рибосом, которые позволят эффективно создавать неиммуногенные белки из D-аминокислот для терапевтических целей.

Источник

Joachim, W. et al. // Copying Life: Synthesis of an Enzymatically Active Mirror-Image DNA-Ligase Made of D-Amino Acids // Cell Chemical Biology, 2019; DOI: 10.1016/j.chembiol.2019.02.008
Добавить в избранное

Вам будет интересно