Was ist synthetisches Protein?

Künstliche Proteine und ihre Bedeutung

Synthetische Proteine sind künstliche Moleküle, die die Funktion und Struktur echter Proteine nachahmen. Proteine spielen eine zentrale Rolle im Leben, da sie fast alle zellulären Prozesse steuern, einschließlich der Auslösung der meisten Reaktionen, die in lebenden Zellen auftreten. Anfang 2011 bauten Wissenschaftler der Princeton University die ersten künstlichen Proteine, die das Leben in Zellen erhalten können.

Bedeutung

Synthetische Proteine haben genetische Sequenzen, die in natürlichen Proteinen nicht vorkommen. Der Aufbau eines künstlichen Proteins, das Leben erhalten kann, ist von Bedeutung, da es belegt, dass die für das Leben erforderlichen molekularen Bestandteile nicht auf die in der Natur vorkommenden Proteine und Gene beschränkt sind. In der Natur werden Proteine aus den Anweisungen hergestellt, die in die zelluläre DNA kodiert werden. Forscher haben lange nach synthetischen Proteinen gesucht, die für eine Reihe biomedizinischer Anwendungen wie natürliche Proteine wirken, einschließlich therapeutischer Medikamente, die oral verabreicht werden können, weil sie nicht durch Enzyme abgebaut werden.

Vor dem Durchbruch von 2011 leisteten Forscher der Yale University bahnbrechende Arbeit, indem sie proteinähnliche Strukturen schufen, die viele Merkmale echter Proteine aufwiesen. Dazu gehören eine außergewöhnliche Stabilität, die Fähigkeit, sich zu falten und zu entfalten, sowie ein innerer Kern von Aminosäureseitenketten, die Wasser meiden.

Komponenten

Die Identität und biologische Aktivität eines Proteins wird durch seine einzigartige Aminosäuresequenz bestimmt, die die Bausteine des Proteins sind. Es gibt ungefähr 20 Aminosäuren. Aminosäuren enthalten wiederum Atome, einschließlich Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Schwefel. Aminosäuren können auch synthetisch hergestellt werden. Die Forschung bei Princeton eröffnet die Möglichkeit, synthetische Proteine herzustellen, die dieselben Funktionen wie natürliche Proteine erfüllen. Der Princeton-Forscher Michael Fisher vergleicht dies damit, dass er einen Satz aufnimmt, die Wörter ändert und den Satz dann prüft, um festzustellen, ob er trotz der neuen Wörter seine Bedeutung behält, stellt die Online-Veröffentlichung der Universität News at Princeton fest. Die Aminosäuresequenzen in jedem Protein bestimmen, wie sich das Protein in eine dreidimensionale Struktur faltet, was sich wiederum auf die Stabilität der Struktur auswirkt. Proteine müssen sich falten, um zu funktionieren. Die Herstellung synthetischer Proteine kann Forschern helfen, diesen biologischen Prozess zu verstehen. Das Verständnis dieses Prozesses kann das Wissen freischalten, das Forscher benötigen, um Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit zu verstehen, da eine fehlerhafte Faltung von Proteinen in Ihrem Gehirn zu dieser Erkrankung führen kann. Das Verständnis der Faltung von Proteinen kann Forschern helfen, Verbindungen zu finden, die eine fehlerhafte Faltung von Proteinen verhindern.

Unbeantwortete Fragen

Forscher, die an synthetischen Proteinen arbeiten, hoffen auch zu verstehen, warum bestimmte Aminosäuresequenzen für die menschliche Existenz von zentraler Bedeutung sind, zu „Genetik, Technik und Biotechnologie Nachrichten.“ Der menschliche Körper produziert ungefähr 100.000 verschiedene Proteine. Die Princeton-Studie zeigt jedoch, dass noch viel mehr möglich sind. Die Frage, ob diese 100.000 Proteine etwas Besonderes sind oder ob die Evolution einfach keine Fortschritte gemacht hat, um mehr Sorten hervorzubringen, bleibt unbeantwortet.

Die Herstellung synthetischer Proteine könnte Forschern auch helfen, mehr über die Zellsignale und die Immunantworten auf Krankheitserreger zu erfahren, der Universität von Illinois.