مهندسی پروتئین برای ایجاد حامل مواد زیستی

با استفاده از مهندسی پروتئین، محققان ساختارهایی ایجاد کردند که قابلیت حمل مواد زیستی را دارد. این پروتئین‌های مصنوعی از قابلیت‌های قابل توجهی برخوردار هستند.

مهندسی پروتئین یک رهیافت منحصر به فرد برای تولید داربست‌های پروتئین بوده که کاربردهای متنوعی دارد. پروتئین‌های تکرارشونده تندم (TRP)، پروتئین‌های بسیار کوچکی هستند که توالی‌های مکرر دارند. TRPها برای مهندسی پروتئین به دلیل جمع و جور بودن، پایداری حرارتی بالا، ویژگی‌های حلالیت مناسب و همچنین طراحی و بیان نسبتا آسان مورد توجه هستند. علاوه‌بر این، TRPها می‌توانند به شکل‌های مختلفی به گروه‌ها و مواد مختلف متصل شوند.

در این میان، TRPهای مدور را می‌توان از تکرار رشته‌های کوچک به‌دست آورد و این ساختارها را به‌گونه‌ای مهندسی کرد که ذرات پروتئینی به بخش‌هایی از آن متصل شوند.

یک گروه تحقیقاتی موفق به توسعه TRPهای مدور شده که دامنه‌های عاملی دارند. این گروه با استفاده از مهندسی پروتئین رشته‌‌ای متشکل از ۲۴ لوپ تندم تکرار شونده ایجاد و آن را TRP24 مدور نامگذاری کردند که ساختاری شبیه به دونات دارد.

این ساختار، دارای قطر خارجی تقریبا ۱۰ آنگسترومی بوده و قطر داخلی آن تقریبا ۶۰ آنگستروم است. این گروه با تغییر بخش‌های تکرارشونده و استفاده از لوپ‌های ۳، ۴، ۶ و ۱۲ تایی حلقه‌ها را تغییر دادند تا دریابند که آیا این واحدهای کوچکتر می‌توانند خودآرایی داده و به‌صورت ساختار تکرار شونده ۲۴ تلوپی cTRP در آید.

نتایج نشان داد که تنها ساختار ۱۲ لوپ می‌تواند به‌صورت ساختار ۲۴ لوپی در آید. با این حال، دیمر شدن در این ساختارها کامل نبود، محققان این پروژه به دنبال پایدار کردن این ساختارها با استفاده از اصلاح بخشی از پروتئین و به کارگیری سیستئین بودند تا در نهایت با کمک پیوندهای د‌ی‌سولفیدی بتوانند ساختارهای چندگانه ایجاد کنند.

آنها موفق شدند ساختارهای ۶ لوپ و ۱۲ لوپ را با اصلاح ساختاری پایدار کنند. در ادامه، پژوهشگران از سیستم بیان ژن پستانداران برای اصلاح cTRP24 استفاده کردند، کاری که معمولا در باکتری‌ها انجام نمی‌شود.

در بخش دیگر این پروژه، محققان به بررسی این موضوع پرداختند که آیا بار مورد نظر آنها به cTRP24 متصل می‌شود و همچنان عملکرد خود را حفظ می‌کند یا خیر. آنها از انواع مختلفی از پروتئین‌ها و مولکول‌های زنجیره‌ای استفاده کردند و نتایج مثبتی نیز به‌دست آوردند.