Computer-designed ligands.

Submitted by stbinfo on Tue, 04/21/2009 - 14:36

การใช้คอมพิวเตอร์ออกแบบโปรตีนหรือเปปไทด์หรือโมเลกุลขนาดเล็ก ที่สามารถจับกับโปรตีนในร่างกายจะเป็นประโยชน์ที่จะเป็นเครื่องมือในการวิจัยและการใช้ในการรักษา ความยากอยู่ที่การออกแบบให้ได้โมเลกุลที่สามารถจับได้อย่างจำเพาะ
การทดลองออกแบบโปรตีนซึ่งเป็นลิแกนด์สำหรับจับกับแฟคเตอร์การลอกรหัส bZIP (human basic-region leucine zipper)


การทดสอบความจำเพาะใช้ Protein microarrays โดยทดสอบกับโปรตีน bZIP ของคน รวม 19 กลุ่ม (families) ซึ่งโปรตีนกลุ่มนี้ในคนมีประมาณ 53 ชนิดจำแนกเป็น 20กลุ่ม มีฤทธิ์ทางชีวภาพสำคัญๆที่แตกต่างกันมากแต่มีลำดับกรดอะมิโนและโครงสร้างคล้ายตลึงกันมาก ผลการศึกษาพบว่าโปรตีนที่ออกแบบโดยคอมพิวเตอร์จำนวนมากสามารถจับกับโปรตีนเช่น โปรตีนกลุ่มที่เกี่ยวกับมะเร็ง (oncoproteins c-Jun, c-Fos and c-Maf) ได้อย่างจำเพาะ

ดังนั้นวิธีออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์นี้จะเป็นวิธีที่นำมาวิเคราะห์ความคงตัวและความจำเพาะได้อย่างเป็นระบบ เหมาะกับการนำไปใช้กับชนิดการให้คะแนนตามโครงสร้างต่างๆ ดังนั้นอาจเป็นประโยชน์ในการใช้เป็นเครื่องมือในการออกแบบโปรตีน

วิธีการ

  1. ใช้เฟรมเวิร์ค "CLASSY" ที่ประกอบด้วยสองเทคนิคคือ
    1. เทคนิค cluster expansion ในการแปลงแบบจำลองจากโครงสร้าง (structure-based model)  ให้เป็นสมการฟังก์ชันของ ค่าคงที่ กรดอะมิโนเดี่ยวและคู่กรดอะมิโน โดยใช้ลำดับโปรตีนคล้ายกับ bZIP จำนวน 61780 แบบสุ่มมาใช้สร้าง (train)
    2. เทคนิค Integer linear programming (ILP) ใช้สำหรับปรับแต่งลำดับโปรตีนที่ออกแบบที่มีปฏิสัมพันธ์กับโปรตีนเป้าหมาย โดยหาพลังงานที่น้อยที่สุดระหว่าง คอมเพล็กซ์ระหว่าง โปรตีนที่ออกแบบกับโปรตีนเป้าหมาย (design–target complexes)
  2. ทำการสังเคราะห์ยีนตามลำดับโปรตีนที่ออกแบบได้ นำยีนไปโคลนและผลิตเป็นโปรตีนเพื่อทดสอบ
  3. ทำการทดลอง ไมโครอะเรย์
  4. วัดค่า Circular dichroism (195 nm and 280 nm at 25 °C)
  5. ติดตามค่า ellipticity ที่ 222 nm เพื่อดูความคงตัวต่อความร้อน (thermal stability)
  6. นำข้อมูลที่ได้จากการทดลอง ไปเข้าสมการ thermodynamic equations ที่เหมาะสม เพื่อหาค่า  apparent Tm values.

 

References & more info