Oqsil muhandisligi

3.1 Peptid va epitop kutubxonalari

Tirik organizmda ko'pchilik biologik jarayonlar o'ziga xos oqsil-oqsil yoki oqsil-nuklein kislota o'zaro ta'siri bilan boshqariladi. Bunday jarayonlarga, masalan, turli xil oqsil omillari ta'sirida gen transkripsiyasining tartibga solinishi, oqsil ligandlarining hujayra yuzasidagi retseptorlari bilan o'zaro ta'siri va antigenlarning tegishli antikorlar tomonidan o'ziga xos bog'lanishi kiradi. Protein ligandlarining retseptorlari bilan o'zaro ta'sirining molekulyar mexanizmlarini tushunish katta fundamental va amaliy ahamiyatga ega. Xususan, oqsil tabiatining yangi dori vositalarini ishlab chiqish odatda kerakli biologik faollikka ega bo'lgan dastlabki aminokislotalar ketma-ketligini (" qo'rg'oshin" ketma-ketligi) aniqlashdan boshlanadi. Biroq, asosiy amino kislotalar ketma-ketligiga ega bo'lgan peptidlar ham istalmagan biologik xususiyatlarga ega bo'lishi mumkin: past faollik, toksiklik, organizmdagi past barqarorlik va boshqalar.

Peptid kutubxonalari paydo bo'lgunga qadar ularning biologik xususiyatlarini yaxshilash ko'p miqdordagi analoglarni ketma-ket sintez qilish va ularning biologik faolligini tekshirish orqali amalga oshirildi, bu juda ko'p vaqt va mablag' talab qildi. So'nggi yillarda avtomatik sintezatorlar yordamida qisqa vaqt ichida minglab turli xil peptidlarni yaratish mumkin bo'ldi. Joyga yo'naltirilgan mutagenezning ishlab chiqilgan usullari, shuningdek, biologik faollik uchun bir vaqtning o'zida olingan va ketma-ket sinovdan o'tgan oqsillar sonini keskin kengaytirish imkonini berdi. Biroq, peptid kutubxonalarini yaratishga yaqinda ishlab chiqilgan yondashuvlar, ular orasida mezonlarga eng yaxshi javob beradigan peptidlarni aniqlash uchun samarali skrining uchun zarur bo'lgan millionlab aminokislotalar ketma-ketligini ishlab chiqarishga olib keldi. Bunday kutubxonalar antikorlarning antigenlar bilan o'zaro ta'sirini o'rganish, yangi ferment ingibitorlari va mikroblarga qarshi vositalarni olish, kerakli biologik faollikka ega bo'lgan molekulalarni loyihalash yoki oqsillarga yangi xususiyatlarni, masalan, antikorlarni berish uchun ishlatiladi [23].

Peptid kutubxonalari olish usullariga ko'ra uch guruhga bo'linadi. Birinchi guruhga peptidlarning kimyoviy sintezi yordamida olingan kutubxonalar kiradi, ularda alohida peptidlar mikrotashuvchilarda immobilizatsiya qilinadi. Ushbu yondashuv bilan mikrotashuvchilarda immobilizatsiyalangan peptidlarga individual reaktsiya aralashmalaridagi keyingi aminokislotalarni qo'shgandan so'ng, barcha reaktsiya aralashmalarining tarkibi birlashtiriladi va yangi qismlarga bo'linadi, ular yangi aminokislotalar qoldiqlarini qo'shishning keyingi bosqichida qo'llaniladi. Bir qator bunday bosqichlardan so'ng, barcha turdagi tasodifiy birikmalarda sintezda ishlatiladigan aminokislotalarning ketma-ketligini o'z ichiga olgan peptidlar sintezlanadi.

Mikrotashuvchilarda immobilizatsiya qilingan peptidlar kutubxonalari muhim kamchilikka ega: ular skrining uchun eruvchan shaklda tozalangan retseptorlardan foydalanishni talab qiladi. Shu bilan birga, ko'p hollarda, fundamental va farmakologik tadqiqotlar uchun o'tkaziladigan biologik testlarda ko'pincha membrana bilan bog'liq retseptorlar qo'llaniladi. Ikkinchi usulga ko'ra, peptid kutubxonalari qattiq fazali peptid sintezi yordamida olinadi, bunda barcha yoki ba'zi bir prekursor aminokislotalarning ekvimolyar aralashmalari keyingi aminokislotalarning o'sib borayotgan peptid zanjirlariga kimyoviy qo'shilishining har bir bosqichida qo'llaniladi. Sintezning oxirgi bosqichida peptidlar tashuvchidan ajratiladi, ya'ni. ularni eruvchan shaklga aylantirish. Peptid kutubxonalarini qurishga uchinchi yondashuv, biz hozir tasvirlab bermoqchimiz, aynan gen muhandisligi usullarining rivojlanishi tufayli haqiqatga aylandi. U bunday usullarning imkoniyatlarini mukammal tarzda ko'rsatadi va shubhasiz, ularni qo'llashda katta yutuqdir. Shu munosabat bilan, oqsillarning epitoplarini (antigen determinantlarini) o'rganishda peptid kutubxonalaridan foydalanish natijalarini batafsil ko'rib chiqamiz [24].

Gibrid oqsillarni olish uchun genetik muhandislik texnologiyasi ularning biologik faolligini tahlil qilish uchun qisqa peptidlarni ishlab chiqarishning samarali usulini ishlab chiqish imkonini berdi. Gen kutubxonalarida bo'lgani kabi, genetik jihatdan yaratilgan peptid kutubxonalari ham qisqa peptidlarning katta (ko'pincha to'liq) to'plamini ifodalaydi. Ikki so'nggi kuzatishlar peptidlar kutubxonasini oqsil epitoplari kutubxonasi bilan bir vaqtda ko'rib chiqishga imkon beradi . Birinchidan, qisqa peptidlar antikorlar bilan o'zaro ta'sir qilishda asosiy rol o'ynaydigan barcha asosiy aminokislota qoldiqlarini o'z ichiga olishi mumkin va ular oqsillarning katta antijenik determinantlarini taqlid qilishga qodir. Ikkinchidan, aksariyat hollarda oqsil ligandlarining bir nechta muhim aminokislotalar qoldiqlari va ularning retseptorlari o'rtasida hosil bo'lgan kovalent bo'lmagan aloqalar ligand-retseptorlar o'zaro ta'sirining umumiy energiyasiga katta hissa qo'shadi. Shuni hisobga olgan holda, har qanday peptidni potentsial ligand, hapten yoki kattaroq polipeptidlarning antigenik determinantining bir qismi sifatida ko'rib chiqish mumkin va har qanday peptid kutubxonasi oqsil epitoplari kutubxonasi yoki tegishli oqsil retseptorlari uchun potentsial ligandlar sifatida ko'rib chiqilishi mumkin.

Uchinchi yondashuvni amalga oshirish natijasida olingan peptidlar kutubxonasi zamonaviy shaklda bakteriofag virionlari yuzasida o'zlarining bir qismi sifatida ifodalangan o'nlab yoki hatto yuzlab millionlab qisqa aminokislotalar ketma-ketliklari to'plamidir. strukturaviy oqsillar. Bu genetik muhandislik yo'li bilan bakteriofag genomiga uning virionlarining o'zgartirilgan tarkibiy oqsillarini kodlovchi gibrid rekombinant genlarning kiritilishi tufayli mumkin bo'ladi. (Bu usul fag displey deb ataladi.) Bunday genlarning ifodalanishi natijasida N- yoki C-uchida qo'shimcha aminokislotalar ketma-ketligi joylashgan gibrid oqsillar hosil bo'ladi.

Peptidlar va epitoplar kutubxonalari gumoral immun javob mexanizmlarini, shuningdek, immunitet tizimining kasalliklarini o'rganishda qo'llanilishini topadi. Xususan, otoimmün kasalliklarning aksariyati tananing o'z antijenlariga qarshi otoantikorlarning shakllanishi bilan birga keladi. Ushbu antikorlar ko'p hollarda ma'lum bir otoimmün kasallik uchun o'ziga xos belgilar bo'lib xizmat qiladi. Epitop kutubxonasidan foydalanib, printsipial jihatdan, individual organizmda ham, bemorlar guruhida ham patologik jarayonning rivojlanishi paytida otoantikorlarning o'ziga xosligini kuzatish mumkin bo'lgan peptid markerlarini olish mumkin va qo'shimcha ravishda: noma'lum etiologiyali kasalliklarda otoantikorlarning o'ziga xosligini aniqlash.

Peptidlar va epitoplar kutubxonalari, shuningdek, himoya antikorlari bilan o'zaro ta'sir qiluvchi peptidlarni aniqlash uchun immun sarumlarni skrining qilish uchun ham foydalanish mumkin. Bunday peptidlar patogen organizmlarning antijenik determinantlarini taqlid qiladi va tananing himoya antikorlari uchun maqsad bo'lib xizmat qiladi. Bu tegishli patogenlarga qarshi antikorlari yo'q bemorlarni emlash uchun bunday peptidlardan foydalanish imkonini beradi. Peptid kutubxonalaridan foydalangan holda epitoplarni o'rganish ligandlar va retseptorlarning o'zaro ta'sirini amaliy va fundamental tadqiqotlarda qo'llashning ko'plab sohalaridan birining alohida holatidir. Ushbu yondashuvni yanada takomillashtirish qisqa peptidlarga asoslangan yangi dori vositalarini yaratishga yordam berishi va oqsil-oqsil o'zaro ta'siri mexanizmlarini fundamental tadqiqotlarda foydali bo'lishi kerak [6].