Gráf László

Fehérjeszobrászat - az alkotás öröme és haszna

V. A fehérjék átalakítása

Kizárólag olyan fehérjeátalakítási módszereket tárgyalunk, amelyek csak a fehérjeláncot alkotó 20 természetes aminosav sorrendjét vagy a lánc hosszát változtatják meg. A természetes aminosavak oldalláncait módosító, ún. poszttranszlációs funkciós csoportok (mint például a szerin vagy tirozin oldalláncát észterező foszfátcsoport) kialakításával nem foglalkozunk. Mint a bevezetőben már utaltam rá, a Természet a legleleményesebb szobrász. A 30-35 aminosavnál kisebb méretű peptidhormonok "előállításának" például az a természetes útja, hogy a riboszómákon szintetizálódó nagyméretű, ún. prekurzor fehérjék specifikus proteázok közreműködésével biológiailag aktív peptidekké fragmentálódnak.

Kiegészítés a peptidhormonok bioszintéziséhez

Valószínűnek látszik, hogy az első sikeres fehérjeátalakítási (protein engineering) kísérletet Polgár László magyar biokémikus végezte 1966-ban. Ekkor még génsebészetről álmodni sem lehetett. Polgár László egy Bacillus subtilis nevű baktérium által termelt szerin-proteáz, a szubtilizin szerkezetét módosította oly módon, hogy annak enzimatikus tulajdonságai is megváltoztak. Az enzim katalitikus szerinjét (emiatt a reaktív szerin miatt hívjuk az ilyen típusú proteázokat szerin-proteázoknak) kémiai módszerrel ciszteinné alakította át. A keletkezett enzimmutáns neve tioszubtilizin.

A következő animáció a Mindentudás Egyeteme hallgatói által már jól ismert rekombináns DNS-technikát mutatja be.

Animáció: Gén klónozása

Az animáció megtekintéséhez Macromedia Flash Player 8-ra van szükség. Ingyenesen letöltheti itt.

Ez vált a fehérjeszobrászat általánosan használt módszerévé. Lényege az, hogy azt a gént, pontosabban a gént magában foglaló DNS-szakaszt, melyről fehérjét akarunk termeltetni, kivágjuk a genomiális DNS-ből. A kivágott gént behelyezzük egy olyan DNS (plazmid) szerkezetébe, amely a gazdasejtben (pl. E. coliban) replikálódni (szaporodni) képes. Olyan regulációs elemek mögé kell illeszteni, amelyek biztosítják a fehérje termelését a gazdasejtben (melyben a fehérjét fogjuk termeltetni a plazmiddal). A génben, mielőtt bejuttatnánk a gazdasejtbe, géntechnológiai módszerekkel végezzük el a fehérjeszerkezet kívánt átalakításához vezető beavatkozást.