科學(xué)家找到增強(qiáng)蛋白質(zhì)生產(chǎn)的方法

實(shí)驗(yàn)室中很難合成諸如胰島素的胰島素和血友病的凝血因子之類的藥物。這類藥物是基于治療性蛋白質(zhì)的，因此科學(xué)家將細(xì)菌改造成微小的蛋白質(zhì)制造工廠。但是即使在細(xì)菌或其他細(xì)胞的幫助下，生產(chǎn)用于醫(yī)學(xué)或商業(yè)用途的蛋白質(zhì)的過程也是費(fèi)力且昂貴的。

現(xiàn)在，位于圣路易斯的華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種使蛋白質(zhì)產(chǎn)量增加一千倍的方法。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)發(fā)表在12月18日的《自然通訊》上，可以幫助提高產(chǎn)量并降低制造某些蛋白質(zhì)基藥物，疫苗和診斷劑以及食品，農(nóng)業(yè)，生物材料，生物能源和化學(xué)工業(yè)中使用的蛋白質(zhì)的成本。

該研究的資深作者，細(xì)胞生物學(xué)和生理學(xué)副教授Sergej Djuranovic博士說：“生產(chǎn)用于醫(yī)學(xué)或商業(yè)用途的蛋白質(zhì)的過程可能是復(fù)雜，昂貴和耗時(shí)的。“如果使每種細(xì)菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)多10倍，那么只需完成十分之一細(xì)菌的工作即可完成工作，這將大大降低成本。該技術(shù)適用于各種蛋白質(zhì)，因?yàn)檫@是細(xì)菌的基本特征通用的蛋白質(zhì)合成機(jī)器。”

蛋白質(zhì)是由數(shù)百個(gè)鏈接長的氨基酸鏈構(gòu)成的。Djuranovic和Djuranovic實(shí)驗(yàn)室的一名本科生Manasvi Verma是第一作者，當(dāng)另一項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)未能按預(yù)期進(jìn)行時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了前幾種氨基酸的重要性。研究人員正在尋找控制特定基因產(chǎn)生的蛋白質(zhì)數(shù)量的方法。

Djuranovic說：“我們改變了前幾個(gè)氨基酸的序列，我們認(rèn)為它對蛋白質(zhì)表達(dá)沒有影響，但是，它使蛋白質(zhì)表達(dá)增加了300%。” “因此，我們開始深入了解發(fā)生這種情況的原因。”

研究人員轉(zhuǎn)向綠色熒光蛋白，這是一種生物醫(yī)學(xué)研究中使用的工具，可以通過測量產(chǎn)生的熒光量來估計(jì)樣品中的蛋白量。Djuranovic及其同事隨機(jī)更改了綠色熒光蛋白中前幾個(gè)氨基酸的序列，產(chǎn)生了9,261個(gè)不同的版本，除了最開始的版本相同。

研究人員發(fā)現(xiàn)，不同版本的綠色熒光蛋白的亮度從最暗到最亮，變化了千倍，表明產(chǎn)生的蛋白質(zhì)量相差千倍。經(jīng)過仔細(xì)的分析和進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，華盛頓大學(xué)和斯坦福大學(xué)的Djuranovic，Verma及其合作者確定了蛋白質(zhì)鏈中第三，第四和第五位的某些氨基酸組合，從而產(chǎn)生了大量的蛋白質(zhì)。

此外，相同的氨基酸三胞胎不僅增加了最初來自水母的綠色熒光蛋白的產(chǎn)量，而且還增加了與珊瑚和人類等遠(yuǎn)緣物種的蛋白的產(chǎn)量。

這些發(fā)現(xiàn)不僅有助于提高醫(yī)學(xué)應(yīng)用的蛋白質(zhì)產(chǎn)量，而且還有助于提高食品，農(nóng)業(yè)，化學(xué)和其他行業(yè)的蛋白質(zhì)產(chǎn)量。

Djuranovic說：“增加蛋白質(zhì)產(chǎn)量可以使我們受益匪淺。” “在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如果我們能夠提高產(chǎn)量，那么用于醫(yī)療設(shè)備的藥物，疫苗，診斷劑和生物材料中就會使用許多蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)的價(jià)格可能會降低。而且，更不用說為食品工業(yè)而生產(chǎn)的蛋白質(zhì)了，有一種叫做凝乳酶在奶酪制造中非常重要，例如化學(xué)工業(yè)，生物能源，科學(xué)研究等。優(yōu)化蛋白質(zhì)生產(chǎn)可能會帶來廣泛的商業(yè)利益。”

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