日本合成能将人造氨基酸折迭成蛋白质的酶
时间:2017-12-08

  科学网 - 日本人造氨基酸的合成可以折迭成蛋白质酶

  日本理化学研究所和东京大学宣布,他们共同合成了一种融合酶,可以将人工氨基酸折迭成蛋白质。这一结果可能会带来各种具有新功能的蛋白质,为生物技术,制药等行业做出贡献。

  这两个机构联合发布了一份新闻稿,称生物体中的蛋白质是由20个氨基酸组成的,这些氨基酸是根据DNA中所含的遗传信息按一定的数量和顺序排列的。目前,增加蛋白质中氨基酸种类,特别是将天然不存在的人工氨基酸结合到蛋白质中,人为地使蛋白质具有多样化功能的相关研究正在成为世界各国科学家关注的焦点。然而,这样的尝试就等于试图改变由遗传信息决定的活体的最基本的组成部分。特别是涉及蛋白质合成的酶参与表达遗传信息的过程。更难以人为地改变它们。而且,众所周知,酶作为一种蛋白质,具有一定的三维结构,取代其中的一部分或试图添加另一部分蛋白质,将会导致整个三维结构的崩溃。

  公报说,东京大学理化研究所的联合研究小组以前成功地合成了一种含有人工氨基酸碘代酪氨酸的蛋白质。碘代酪氨酸和天然存在的酪氨酸之间的差异仅仅是一个碘原子。为了合成正确区分碘代酪氨酸和酪氨酸的酶,研究人员决定借用天然酶的作用机制。天然酶的苯丙氨酰-tRNA合成酶有时会使酪氨酸失去苯丙氨酸,将后者与转运蛋白RNA结合,但是苯丙氨酰-tRNA合成酶立即感受到其自身的错误,然后又使酪氨酸从运输核糖核酸脱离。苯丙氨酰-tRNA合成酶的这种功能称为校准功能。酪氨酰-tRNA合成酶不具有这样的校准功能。

  因此,团队成员将苯丙氨酰-tRNA合成酶的校准功能域移植到碘代酪氨酸脱羧酶(iodoTyrRS)中,碘代酪氨酸和酪氨酸之间不能区分,因此如果运输核糖核苷错误地结合酪氨酸,立即将两者分开,只有转运蛋白与碘代三磷酸结合的RNA到达核糖体。

  在实验中,研究人员成功地使用了碘标记(iodoTyrRS),一种植入校准功能区的融合酶,将人工氨基酸碘代酪氨酸选择性地掺入蛋白质中。

  公报说,使用这种融合酶,可以很容易地将人造氨基酸组合成普通的蛋白质,从而能够合成大量的新型蛋白质。这些蛋白质作为高效药物,高性能工业酶和生物原料的原料。