البيض غير المسلوق يحل مشكلة البروتين المعقدة
البيض غير المسلوق يحل مشكلة البروتين المعقدة
فيديو: البيض غير المسلوق يحل مشكلة البروتين المعقدة
فيديو: البيض هل منجم بروتين ويضخم العضلات ام يرفع الكوليسترول وخطر على القلب 2023, شهر فبراير
Anonim

يمكن لآلة جديدة أن تساعد التكنولوجيا الحيوية بطريقة أسرع وأرخص لتنقية البروتينات.

عندما يقوم العلماء بإعداد مجموعة من البروتينات للدراسة ، مثل الأجسام المضادة التي تكتشف السرطان ، فإنهم يفقدون بعضًا من المنتج الثمين في زمجرة صمغية متشابكة. إن فك هذه البروتينات ثم السماح لها بإعادة الطي في أشكالها المناسبة هو عملية شاقة تستغرق أيامًا في بعض الأحيان ، وعادة ما يتم إنقاذ بعض المواد فقط. فالأمر صعب مثل سلق بيضة على سبيل المثال.

ولكن الآن ، مع وجود بروتينات مزمجرة فعلية من بياض البيض المسلوق ، يمكن لمختبر جريجوري فايس فعل ذلك بالضبط - تفكيك البروتينات أو فكها - في دقائق معدودة فقط. سيكون استرداد مثل هذه الجزيئات بمثابة دفعة قوية لأبحاث التكنولوجيا الحيوية والصناعة التحويلية ، التي تعتمد على البروتينات في كل شيء من الأدوية العلاجية إلى منظفات الغسيل إلى الوقود الحيوي. يقول فايس ، باحث الكيمياء الحيوية في جامعة كاليفورنيا ، إيرفين: "عندما تذهب لتصنيع البروتينات ، تجد سريعًا أنها لا تظهر في كثير من الأحيان مثل هذه العينة الجميلة والواضحة تمامًا والمطوية جيدًا". "تحصل على هذه الفوضى العارمة التي تشبه إلى حد كبير بياض البيض."

أعادت مجموعة Weiss تنشيط البروتينات بآلة متخصصة تسمى جهاز السائل الدوامي. لقد وصفوا العملية في ورقة نُشرت على الإنترنت في ChemBioChem. رأى فايس الآلة لأول مرة في زيارة لجامعة فليندرز في أستراليا. قام الباحثون هناك ، بقيادة كولين راستون ، ببناء الجهاز للتحكم في مجموعة متنوعة من التفاعلات الكيميائية المعقدة على المستوى الجزيئي. يضع الجهاز الجزيئات في سائل ويرسلها عبر أنبوب اختبار دوار مفتوح النهاية. ينتشر السائل في طبقة رقيقة ، بسماكة بضع مئات من الميكرونات ، وتنقل القوى الموجودة في الأنبوب سريع الحركة الطاقة إلى الجزيئات بطريقة محكومة. (الميكرون يساوي المليون من المتر).

عندما رأى فايس بيانات تُظهر أن الجهاز يقشر ألواح الجرافين المرتبطة بإحكام من الكربون بسمك بضع ذرات فقط من كتلة من الجرافيت ، اعتقد على الفور أنه يمكن أن يكون الحل لتشابكات البروتين الخاصة به. التفت إلى مصدر بروتين سهل: البيضة. يتكون بياض البيض من الماء الذي يحتوي على مجموعة متنوعة من البروتينات ، بما في ذلك الليزوزيم ، الذي يلعب دورًا في جهاز المناعة. عندما يغلي الأبيض ، تكسر الحرارة بعض الروابط الهيكلية في البروتينات ، مما يجعلها تفقد شكلها الدقيق المطوي. تتكتل البروتينات معًا وتنطوي في كتلة صلبة.

لاستعادة الليزوزيم ، يبدأ الباحثون بحل بياض البيض طوال الليل في محلول يفكك الكتل. يعودون في اليوم التالي إلى حل واضح مليء بالبروتينات غير المطوية.

إعادة التشكيل هو التحدي الحقيقي. عادةً ما يُسحب المحلول ببطء ويخفف شيئًا فشيئًا حتى تتمكن البروتينات من إعادة انقسامها دون أن تتعطل معًا مرة أخرى في تشابك. تستخدم الطرق الأخرى الحرارة أو الضغط للمساعدة في العملية ولكنها تستهلك الكثير من الطاقة ويمكن أن تلحق الضرر بالبروتينات.

وبدلاً من ذلك ، تقوم مجموعة فايس بتدوير البروتينات غير المطوية عبر جهاز السائل الدوامي ، حيث تنتشر في طبقة رقيقة ومنفصلة عن جيرانها. يسمح هذا للجزيئات بإعادة الطي دون إعادة التشابك. من خلال تعديل السرعة والدوران ، يمكن للعلماء ضبط قوة الدوامة ، مما يجعلها قوية بما يكفي لسحب البروتينات بعيدًا عن بعضها البعض ولكن لطيفة بما يكفي للسماح لها بإعادة تشكيلها في أشكالها الطبيعية.

تتطلب البروتينات المختلفة إجراءات مختلفة. عندما حاول العلماء لأول مرة استعادة بروتين أنتجته بكتيريا Escherichia coli أكبر بثلاث مرات من بروتين البيض ، فإنه لن يُطوى مرة أخرى. لقد تمكنوا من إقناعه بالعمل عن طريق ربط أحد طرفي البروتين بحبة ثقيلة ، بحيث تكون هذه النهاية أكثر ثباتًا في مكانها. هذا يحاكي الطريقة التي ينثني بها البروتين بشكل طبيعي شيئًا فشيئًا أثناء إنتاجه في الخلية ، بواسطة عضية تصنع البروتين تسمى الريبوسوم.

يخطط الباحثون الآن لبناء آلة دوامة واسعة النطاق واستكشاف الحلول المختلفة ، ومستويات القوة والإعدادات التي تسمح بإعادة تشكيل البروتينات المختلفة ، وكثير منها ليست فعالة من حيث التكلفة حاليًا للتنقية. يقول David Rabuka ، عالم الأحياء الكيميائية في Catalent Pharma Solutions في كاليفورنيا ، إنه إذا كان فعالًا على جزيئات مختلفة ، فإن نهج الدوامة يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا في التكنولوجيا الحيوية ، مما يساعد في تطوير وتحليل الأدوية. يقول: "أعمل مع العديد والعديد من البروتينات التي تدفعني إلى الجنون". "نحن دائمًا نصطدم بالعقبات الفنية للقدرة على إنتاج كميات مفيدة." يعتقد أن هذا النوع من الآلات قد يكون قادرًا على التغلب على تلك العقبات.

يتوقع وايس أن تجذب الدوامة اهتمام العديد من التخصصات المختلفة. بعد كل شيء ، يتم استخدام البروتينات كدواء وأدوات بحث ومحفزات صناعية. يقول: "إذا كانت لدينا طرق لتسريع إنتاج البروتينات - مما يجعله أسهل ، وجعله أسرع ، ويتطلب كميات أقل من الماء - فإن كل هذه الأشياء سيكون لها تأثير في خفض التكاليف". سيستغرق تحقيق ذلك وقتًا أطول من سلق البيضة ، لكن الكثير من المصنعين والعلماء سيراقبون عن كثب.

شعبية حسب الموضوع