Gen muhandisligi yordamida noyob oqsillarni sintezlash

TERMIZ DAVLAT UNIVERSITETI
TABIIY FANLAR FAKULTETI
3-BOSQICH 421-GURUH TALABASI
JABBOROVA DILNORANING
BIOTEXNOLOGIYA FANIDAN
TAYYORLAGAN
TAQDIMOTI
GEN MUHANDISLIGI YORDAMIDA NOYOB OQSILLARNI SINTEZLASH
Genetik modifikatsiya orqali xossalari o‘zgargan oqsillarni loyihalash va sintez qilish g‘oyasini tabiatning o‘zi taklif qilgan. 1-8 genlar oqsillarni ishlab chiqarishga olib keladigan kodlangan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Proteinlar biologik funktsiyalar uchun zarur bo'lgan 3D molekulyar arxitekturani hosil qilish uchun katlanadi. Tabiiy oqsillar turli xil vazifalarni bajarishiga qaramasdan, ular faqat cheklangan miqdordagi strukturaviy turlardan foydalanadilar. 
Protein tuzilmalari ketma-ketlikdan ko'ra ko'proq saqlanadi degan fikrga asoslanib, ular qayta-qayta qo'llaniladi va evolyutsiya orqali atrof-muhit cheklovlari ostida ko'plab turli funktsiyalarni yaratish uchun o'zgartiriladi. 9,10,11,12Aminokislotalarni almashtirish, ketma-ketlikni yo'q qilish/qo'shish yoki DNKni aralashtirish kabi mutatsiyalar katalitik qoldiqlarning kimyoviy tabiatiga ta'siri, faol joyning konformatsiyasi, dinamik moslashuvchanligi, mahalliy qadoqlash zichligi, nisbiy erituvchining mavjudligi, multimer murakkabligi va oqsil qobiliyatiga qarab tanlanadi. tez va barqaror buklanish uchun. 13-16 Saytga xos evolyutsiya tezligi asosan yon zanjirli qadoqlash bilan aniqlangan. 
Bundan tashqari, strukturali tartibsiz hududlar ko'pincha strukturani rivojlantirishga va oqsillar va fermentlarni tanib olishda funktsiyani modulyatsiya qilishga imkon beruvchi yuqori konformatsion moslashuvchanlikka ega. 11,17-19DNK va RNK darajasidagi tabiiy tanlanish, shu jumladan, birlashma va genlarning ko'payishi yoki ko'chishi, oqsil ishlab chiqarish tarixi davomida harakat qilish, shuningdek, protein evolyutsiya tezligiga va ekspression parametrlari kabi muhim bo'lgan aminokislotalar tanloviga ta'sir qilishi mumkin.
Tirik organizm oqsillarining atrof-muhitdagi o'zgarishlarga qanday moslashishi va bu hujayra metabolizmi va uning tartibga solinishi bilan qanday bog'liqligini o'rganish uchun etarli ma'lumotlar mavjud. Transkripsiya, tarjima, oqsil barqarorligi, ferment regulyatsiyasi kabi tartibga solishning bir necha darajalari javobning optimal bo'lishini ta'minlaydi. 35,36 Hujayralarda oqsillar o'z vazifalarini bajarish uchun ko'pincha oqsil komplekslarida boshqa oqsillar bilan birga bo'ladi. Biroq, evolyutsiyaning dastlabki bosqichida oqsilning izoformlari keng substrat o'ziga xosligiga ega bo'lgan, yuqori katalitik qobiliyat va/yoki ko'p funksiyalilik mutatsiya, duplikatsiya va gorizontal genlar oilasidan diversifikatsiyalangan va jinsiy aloqada bo'lgan ajdodlar oqsillaridan o'ziga xos stress omillari yoki paydo bo'lishi natijasida rivojlangan. yangi substratlar. 
Ximerogenez orqali metabolik samaradorlikni oshirishning yana bir misoli, inson ichak bakteriyasi Ruminococcus gvanus E1 ning bifunksional fermenti AgaSK, a-galaktosidaza va saxaroza kinaz faolligini bog'laydi (1-jadval). 3 AgaSK ikkita domendan iborat: N-terminal (qoldiqlar 1-720) GH36 oilasining a-galaktosidazalari bilan chambarchas bog'liq bo'lib, melibioza va rafinoza gidrolizlanishini ta'minlaydi va nukleotidni o'z ichiga olgan C-terminal domeni (qoldiqlar 721-935) - ATP ishtirokida glyukozaning C6 holatida saxarozaning maxsus fosforlanishi uchun bog'lovchi motiv. AgaSK ning kristall tuzilishi substratni samarali bog'lash uchun zarur bo'lgan oligomerik holatni ta'kidladi va galaktoza va kinaz domenlari o'rtasidagi o'zaro suhbatni taklif qiladi. 
Membran topologiyalari va tuzilmalari sharoitida katalitik samaradorlikni oshirish uchun siklooksigenaza izoformi-2 (COX-2) ning C-terminali mikrosomal prostaglandin E2 sintaza-1 (mPGES-1) ning N-terminali bilan bog'langan. COX-2-10aa-mPGES-1 gibrid fermentini hosil qilish uchun transmembran bog'lovchisi (1-jadval). 2 Yallig'lanish va ba'zi saraton kasalliklarida bu qo'zg'atiladigan fermentlar yuqori tartibga solinadi va ularning araxidon kislotasini (AA) prostaglandin (PG) E2 (PGE2) ga aylantirish reaktsiyasi yallig'lanish va saraton kasalliklari uchun javobgardir. HEK293 hujayralarida ifodalangan muhandislik gibrid fermenti AA ning PGG2 (katalitik-bosqich 1), PGH2 (katalitik-bosqich 2) va PGE2 (katalitik-bosqich 3), yallig'lanishga qarshi vositachiga doimiy konversiyasida kuchli uch katalitik funktsiyalarni namoyish etdi. 
Gibrid ferment o'xshash K d ni saqlab qoldiva Vmax qiymatlari ota-fermentlarning qiymatlariga mos keladi, bu COX-2 va mPGES-1 o'rtasidagi konfiguratsiya (transmembran domen orqali) hujayralardagi COX-2 va mPGES-1 ning mahalliy konformatsiyasi va membrana topologiyalarini taqlid qilishi mumkinligini ko'rsatadi. Natijalar shuni tasdiqladiki, fermentlar tabiatda yuzma-yuz yo'nalishda bir-biriga yaqin joylashgan, bu erda COX-2 C-terminus ER membranasidagi mPGES-1 N-terminusiga qaragan. 
Ximerogenez orqali tartibga solish mexanizmini takomillashtirish zarurati ostida, virusning yanada samarali tarqalishi uchun proteaza va helikaz faolligi bo'lgan 2 ta alohida domenni o'z ichiga olgan gepatit C (HCV) oqsilining 3/4A (NS3 / 4A) bifunksional fermenti rivojlandi.1-jadval). 5 To'liq uzunlikdagi oqsil va alohida ajratilgan katalitik domenlarning funktsional tahlili domenlararo aloqa orqali dinamik ulanish mavjudligini ko'rsatdi. To'liq uzunlikdagi protein RNKni ajratishda izolyatsiya qilingan proteaza domeniga qaraganda samaraliroq edi. Shu bilan birga, substratning parchalanishi va buzilgan mutantlar tomonidan DNKning ochilishi asosan yovvoyi turdagi oqsil bilan solishtirganda yaxshilangan. HCV NS3/4A kristall strukturasi va molekulyar dinamik simulyatsiyalar gibrid fermentning katalitik faol "kengaytirilgan" konformatsiyani qabul qilishini ko'rsatdi va interfeys shakllanishi proteaz va helikaz faolligini modulyatsiya qiluvchi faollikni tartibga solish uchun kalit sifatida ishlaydi.