Tim peneliti meningkatkan metode untuk memproduksi protein desainer: masalah jangka panjang terpecahkan
Masalah lama terpecahkan: Para peneliti menemukan bahwa kesalahan lipatan mencegah pemanfaatan yang efisien dari apa yang disebut intein split sebagai 'lem protein'
Protein adalah blok bangunan kehidupan. Mereka terdiri dari rantai peptida terlipat, yang pada gilirannya terdiri dari serangkaian asam amino. Dari menstabilkan struktur sel hingga mengkatalisasi reaksi kimia, protein memiliki banyak fungsi. Keragaman mereka semakin meningkat dengan modifikasi yang terjadi setelah rantai peptida disintesis. Salah satu bentuk modifikasi adalah splicing protein. Protein awalnya mengandung apa yang disebut 'intein', yang menghilangkan dirinya dari rantai peptida untuk memastikan lipatan dan fungsi protein akhir yang benar. Sebuah tim yang dipimpin oleh ahli kimia protein Prof Henning Mootz dan kandidat PhD Christoph Humberg dari Institute of Biokimia di University of Münster kini telah menjawab pertanyaan penelitian yang sudah lama ada: Mengapa varian khusus dari Inteins, 'Inteins yang terpisah', sering kali mengalami masalah di laboratorium yang secara signifikan menurunkan efisiensi reaksi? Para peneliti dapat mengidentifikasi kesalahan protein sebagai salah satu penyebab dan telah mengembangkan metode untuk mencegahnya.
Penyambungan protein jarang terjadi di alam tetapi sangat menarik untuk penelitian. Solusi yang ditemukan oleh tim Münster membuka kemungkinan untuk menggunakan intein split untuk menghasilkan protein yang berguna dalam penelitian dasar atau untuk aplikasi dalam bioteknologi dan biomedis. Para ilmuwan di seluruh dunia bekerja secara intensif pada sintesis protein kompleks dari dua fragmen yang sulit atau tidak mungkin diproduksi menggunakan metode konvensional. Dengan cara ini, protein chimeric dapat diperoleh di mana, misalnya, satu bagian protein telah diproduksi dalam sel mamalia, sedangkan bagian lain telah disintesis secara kimia, dimodifikasi secara selektif atau diperoleh dari sel bakteri. Untuk tujuan ini, intein split yang sangat kuat diperlukan sebagai alat. Mereka dapat bergabung dengan bagian protein terpisah bersama -sama, karena terdiri dari dua fragmen yang terlokalisasi pada rantai peptida yang awalnya terpisah. Setelah bagian -bagian bergabung bersama, Intein split menghilangkan dirinya sendiri.
Para peneliti di Münster menyelidiki apa yang disebut 'AES Intein', yang memungkinkan berbagai aplikasi yang sangat luas berkat bentuk katalisis yang langka. Kedua fragmen intein split diproduksi di laboratorium dalam sel bakteri dan hanya menunjukkan produktivitas rendah, mirip dengan intein lainnya. Dengan menggunakan metode kromatografi dan biofisik, tim menemukan bahwa sebagian besar dari salah satu fragmen yang dihasilkan hadir sebagai agregat protein yang tidak aktif dengan kesalahan lipatan spesifik. Dari temuan ini, para peneliti menarik kesimpulan tentang penyebab kesalahan lipatan dan menggunakan analisis bioinformatik untuk mengidentifikasi beberapa asam amino yang bertanggung jawab untuk itu. Dengan menggunakan metode biologis molekuler, mereka memperkenalkan mutasi tunggal yang dipilih dalam fragmen intein, yang hampir sepenuhnya menekan pembentukan agregat dan meningkatkan produktivitas intein split yang sesuai.
Proyek penelitian ini sebagian didanai oleh Yayasan Penelitian Jerman (DFG).
Publikasi asli
Humberg C. et al (2025): Intein split rasional tanpa sistein dan sangat cepat direkayasa secara rasional dari agregasi yang rentan menjadi sangat efisien dalam trans-splicing protein. Komunikasi Alam 16, 2723; 10.1038/s41467-025-57596-x
