Aloproteína - Alloprotein
Uma aloproteína é uma nova proteína sintética contendo um ou mais aminoácidos "não naturais" . Não natural no contexto significa um aminoácido que não ocorre na natureza (aminoácidos novos e sintetizados), ou ocorre na natureza, mas não ocorre naturalmente nas proteínas ( aminoácidos naturais, mas não proteinogênicos ).
A possibilidade de novos aminoácidos e proteínas surge porque, na natureza, o código genético responsável pela estrutura da proteína tem 64 códons possíveis disponíveis para codificar todos os aminoácidos usados em proteínas (4 nucleotídeos em cada uma das 3 bases ; 4 x 4 x 4 dá 64 combinações possíveis); entretanto, em seres humanos e outros eucariotos , eles codificam apenas 20 aminoácidos padrão. Este nível de redundância de informação dentro da tabela de códons é conhecido em bioquímica como degenerescência . Ele abre a porta para que novos aminoácidos sejam potencialmente codificados.
Uma abordagem aproveita a redundância dos 3 códons que codificam um sinal de "parada". Se um deles pode ser substituído por outro códon de parada, então esse códon pode, em princípio, ser "reatribuído" (junto com o tRNA , fator de liberação e modificações enzimáticas necessárias ) para codificar um novo aminoácido sem afetar outras codificações existentes. Usando esta abordagem, aloproteínas e novos aminoácidos podem ser criados por técnicas que "expandem" o código genético para incluir novas codificações adicionais, usando códons recém-desenvolvidos e tRNA relacionados ( RNA de transferência ) e enzimas tRNA sintetase ( aminoacil tRNA sintetase ). Os mecanismos usuais, que produzem aminoácidos e os combinam em proteínas, produzem aminoácidos novos ou não proteinogênicos e os incorporam para formar novas proteínas da mesma maneira. Em 2010, essa técnica foi usada para reatribuir um códon no código genético da bactéria E. coli , modificando-o para produzir e incorporar um novo aminoácido, sem afetar negativamente as codificações existentes ou o próprio organismo.
Os usos de aloproteínas incluem a incorporação de átomos incomuns ou pesados para análise de estrutura difrativa , ligantes foto-reativos ( fotocrosslinkers ), grupos fluorescentes (usados como sondas marcadas) e interruptores moleculares para vias de sinalização.
Definição e história
As técnicas modernas de aloproteína foram desenvolvidas pela primeira vez no final dos anos 1980 por Miyazawa e Yokoyama na Universidade de Tóquio para abordar as limitações dos métodos existentes: a manipulação genética foi limitada a 20 aminoácidos padrão, a síntese química foi limitada a pequena escala e baixo rendimento.
Um uso inicial do termo é encontrado em um artigo de 1990 "Biosynthesis of alloprotein", por Koide, Yokoyama e Miyazawa.
Uma descrição de trabalho é fornecida por Budisa et al :
- "A engenharia de código genético é [um] novo campo de pesquisa que pretende reprogramar a síntese de proteínas por reatribuição de códons específicos a aminoácidos não canônicos (principalmente sintéticos). As proteínas resultantes são aloproteínas com propriedades personalizadas que são de grande interesse para ambos , academia e biotecnologia industrial. "
Referências
- ^ a b Equipe de pesquisa expandida do sistema de código genético , Instituto de Yokohama , Japão
- ^ a b Método para produzir a proteína que contém aminoácidos não proteicos - 1988, Miyazawa & Yokoyama e outros. Estados da descrição: A presente invenção refere-se a um método para produzir proteínas compreendendo aminoácidos não proteicos (doravante referidos como proteínas não naturais) usando organismos produtores de proteínas. O termo "aminoácidos não proteicos", conforme aqui utilizado, implica todos os aminoácidos excluindo os 20 aminoácidos naturais acima mencionados. Assim, todos os aminoácidos, exceto os 20 aminoácidos mencionados acima, são referidos como aminoácidos não proteicos, mesmo se estiverem naturalmente presentes .
- ^ Crick, Francis (1988). “Capítulo 8: O código genético”. Que busca louca: uma visão pessoal da descoberta científica . Nova York: Basic Books. pp. 89–101 . ISBN 0-465-09138-5 . CS1 maint: parâmetro desencorajado ( link )
- ^ a b Hahn, Ulrich (2004). "Old Codons, New Amino Acids". Angewandte Chemie International Edition . 43 : 1190–1193. doi : 10.1002 / anie.200301720 .
- ^ a b Primeiro código genético de um organismo revisado em um laboratório de pesquisa - RIKEN
- ^ a b Reatribuição do códon no código genético de Escherichia coli - 2010
- ^ Centro de Sistemas e Biologia Estrutural de Riken: síntese de proteínas e estudos funcionais
- ^ Koide, H; Yokoyama, S; Miyazawa, T. "[Biosynthesis of alloprotein]". Nihon Rinsho . 48 : 208–13. PMID 2406480 .
- ^ Uma abordagem holística à engenharia de código genético - Wiltschi, Merkel e Budisa, Instituto Max Planck de Bioquímica