Протеины со структурными мотивами «цинковый палец» действуют как селективные адаптеры при конструировании ДНК-оригами

ДНК — это не только носитель генетической информации, но и важный строительный материал для наноразмерных структур. Подобно японскому искусству создания фигурок из бумаги, длинные одноцепочечные ДНК могут быть сложены практически в любую желаемую 3D-форму при использовании коротких ДНК-фрагментов. Наноструктуры ДНК могут быть также «оборудованы» специфическими местами-доками для взаимодействия с протеинами.

Группа учёных под руководством Такаши Мори из Киотского университета (Япония) представила новый метод привязывания протеинов к структурам ДНК-оригами посредством специальных адаптеров, известных как «цинковый палец». Отчёт о работе опубликован в журнале Angewandte Chemie.

mcontent_600.jpg Рис. 1. ДНК-оригами (иллюстрация Такаши Мори).

Физиологические процессы и химические реакции в клетках высокоспецифичны и обычно проходят в несколько стадий. Часть ферментов должна скооперировать свои усилия, для того чтобы последовательно катализировать несколько требуемых химических трансформаций, — и при этом вся эта биологическая колба является гораздо более эффективной, чем любая другая синтетическая установка.

Природные системы можно вполне удачно имитировать, но только если индивидуальные ферменты и факторы находятся в правильной ориентации относительно друг друга в пространстве.

Структуры ДНК-оригами могут быть использованы в качестве «молекулярных коммутаторов» (скорее, каталитической платформы), ориентирующих на себе ферменты и другие протеины с точностью до нанометров.

Существует несколько методов для привязывания протеинов к структурам ДНК-оригами, но большинство из них требует модификации природного протеина, что трудозатратно. Поэтому г-н Мори и его команда попробовали использовать малые протеины, содержащие структурный мотив цинковых пальцев в качестве адаптеров, которые способны избирательно связываться с подходящими последовательностями ДНК. Таким образом, можно создавать цинковые пальцы для связывания с любой желаемой последовательностью ДНК.

Для начала учёные собрали прямоугольные оригами-структуры с несколькими различающимися «углублениями-замками». В этих местах оригами содержали различные ДНК-последовательности для распознавания соответствующих цинковых пальцев. Затем были созданы небольшие протеины с теми самыми «соответствующими» цинковыми пальцами на одном конце и молекулы биотина на другом (получить с нуля малые белки и белковые мотивы не так трудно и не столь долго, а вот модифицировать уже законченные большие природные белки и трудно, и долго, и не всегда возможно). Биотин способен специфически связываться с большим бактериальным белком стрептавидином, выступившим в данном исследовании в качестве тестового объекта, который нужно было привязать к специфическому месту в структуре оригами.

Изображения, полученные с помощью атомного силового микроскопа, показали, что

стрептавидин всегда оказывался связанным именно в том углублении-замке, которое и было выбрано в конкретном эксперименте, посредством соответствующего адаптера. Сначала адаптер селективно связывался с нужным углублением, доставляя на место биотин, который затем сам выступал в роли специфического места связывания для желаемого большого белка стрептавидина.

Таким образом, исследование группы г-на Мори показало, что цинковые пальцы являются удобными сайт-селективными адаптерами для соединения со специфическими участками внутри ДНК-оригами-структур. Различные адаптеры, несущие различные протеины, могут независимо привязываться к определённым местам на поверхности наноструктуры такого сорта.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.3 (6 votes)
Источник(и):

1. PhysOrg

2. compulenta.ru