Novi proteini za nova cepiva

Današnji Znanstveni britOFF posvečamo proteinom. Evolucijske sile so v milijonih let izoblikovale številna različna nukleotidna zaporedja, ki v genomih celic vseh domen življenja zapisujejo recept za izgradnjo proteinov. Potem ko se na ribosomih nukleotidno zaporedje prevede v verigo nizajočih se aminokislinskih ostankov, zavzame vsak protein svojo lastno tridimenzionalno strukturo. Ta je ključna za izvrševanje njegove funkcije v celici.

Kljub velikemu naboru zaporedij in proteinskih struktur, ki jih najdemo v naravi, ta predstavljajo le del teoretično možnih kombinacij. Z modernimi molekularnobiološkimi metodami proteinskega inženiringa pa lahko znanstveniki in znanstvenice ustvarjajo tudi takšne proteine, ki v naravi še ne obstajajo. Takšni novoustvarjeni proteini omogočajo ustvarjanje novih proteinskih struktur, s katerimi lahko rešujemo nekatera zahtevna raziskovalna vprašanja. Eno izmed takšnih, tudi trenutno precej aktualnih, je denimo razvoj cepiv.

Obsežna mednarodna raziskovalna skupina je tako v študiji, objavljeni v reviji Science, predstavila računalniški program TopoBuilder, ki omogoča načrtovanje novih stabilnih, kompleksnih proteinskih struktur antigenov, torej molekul, ki lahko sprožijo imunski odziv. Program omogoča, da določene segmente proteinov, ki so denimo pomembni za tvorbo specifičnih protiteles v organizmu, prenesemo v čisto na novo oblikovan protein. To bi lahko raziskovalcem in raziskovalkam omogočilo izdelavo bolj učinkovitih cepiv. Kot so pokazali v študiji, lahko s takšnimi novimi proteinskimi antigeni stabiliziramo strukturno kompleksna vezavna mesta, ki so pomembna za tvorbo nevtralizacijskih protiteles. Ta so ključnega pomena za uspešno obrambo pred patogenom.

Program si pri načrtovanju novih struktur proteinov pomaga z bazo vseh že poznanih struktur, te pa predstavljajo osnovo za izgradnjo novega proteina, ki vsebuje želeni strukturni segment. Program izračuna optimalno zaporedje, ki omogoča, da bo tridimenzionalna struktura končnega proteina termodinamsko stabilna.

Za demonstracijo so znanstveniki in znanstvenice v predstavljenem članku oblikovali nov protein, ki je vseboval segmente iz proteina respiratornega sincicijskega virusa. Tako načrtani protein so kasneje tudi sintetizirali in ga uporabili kot prototip cepiva. Cepivo se je izkazalo kot zelo uspešno, saj je povzročilo tvorbo zelo specifičnih nevtralizacijskih protiteles pri laboratorijskih miših in primatih.