Структурно-комбинаторная белковая инженерия

Структурно-основанная комбинаторная белковая инженерия ( SCOPE ) — это метод синтетической биологии для создания библиотек генов ( линий ) определенного состава, разработанных на основе структурных и вероятностных ограничений кодируемых белков. Разработка этого метода была обусловлена ​​фундаментальными вопросами о структуре , функции и эволюции белков, хотя метод в целом применим для создания сконструированных белков с коммерчески желательными свойствами. Целью SCOPE является комбинаторное путешествие через пространство-время последовательностей. ^{[ необходима цитата ]}

В начале своего существования SCOPE был разработан как метод рекомбинации, независимый от гомологии , позволяющий создавать библиотеки множественных кроссоверов из отдаленно родственных генов. В этом приложении была разработана стратегия проектирования «экзонной тектоники плит » для сборки «эквивалентных» элементов структуры ( континентальных плит ) с изменчивостью в соединениях, связывающих их ( линии разломов ), для исследования глобального пространства белков. Для создания соответствующей библиотеки генов схема разведения Грегора Менделя была адаптирована в стратегию ПЦР для выборочного скрещивания гибридных генов, процесс итеративного инбридинга для создания всех возможных комбинаций кодирующих сегментов с вариабельными связями. Генетическая комплементация в чувствительных к температуре E. coli использовалась в качестве системы отбора для успешной идентификации функциональных гибридных ДНК-полимераз минимальной архитектуры с улучшенными фенотипами .

Затем SCOPE был использован для построения синтетической линии ферментов , которая была биохимически охарактеризована для повторения эволюционного расхождения двух современных ферментов. Быстрая эволюционируемость химического разнообразия в терпенсинтазах была продемонстрирована с помощью процессов, родственных как дарвиновскому градуализму , так и сальтации : некоторые мутационные пути показывают устойчивые, аддитивные изменения, тогда как другие показывают резкие скачки между контрастными специфичностями продукта с единичными мутационными шагами. Кроме того, была разработана метрика для описания химического расстояния мутационных шагов для выведения химической филогении, связывающей вариацию последовательности с химическим выходом. Эти примеры устанавливают SCOPE как стандартизированный метод для построения синтетических библиотек генов из близко или отдаленно связанных родительских последовательностей для выявления функциональной новизны среди кодируемых белков.

• Направленная эволюция
• Энзимология
• Расширенный генетический код
• Синтез генов
• Геном
• Аналоги нуклеиновых кислот
• Дизайн белка
• Белковая инженерия
• Сворачивание белка
• Протеомика
• Протеом
• Структурная биология
• Синтетическая биология

• O'Maille PE, Bakhtina M, Tsai MD (август 2002 г.). "Комбинаторная белковая инженерия на основе структур (SCOPE)". Журнал молекулярной биологии . 321 (4): 677– 91. doi :10.1016/S0022-2836(02)00675-7. PMID  12206782.
• O'Maille PE, Tsai MD, Greenhagen BT, Chappell J, Noel JP (2004). "Синтез библиотеки генов с помощью структурно-ориентированной комбинаторной белковой инженерии". Белковая инженерия . Методы в энзимологии. Т. 388. С.  75–91 . doi :10.1016/S0076-6879(04)88008-X. ISBN 9780121827939. PMID  15289063.
• O'Maille PE, Malone A, Dellas N, Andes Hess B, Smentek L, Sheehan I, Greenhagen BT, Chappell J, Manning G, Noel JP (октябрь 2008 г.). «Количественное исследование каталитического ландшафта, разделяющего расходящиеся сесквитерпеновые синтазы растений». Nature Chemical Biology . 4 (10): 617– 23. doi :10.1038/nchembio.113. PMC  2664519 . PMID  18776889.

• ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ Патент