단백질

음향 힘 분광학 동안 두 개의 단백질을 서로 가깝게 유지하는 DNA 비계를 보여주는 그림 [Vladimir Kunetki]

일시적인 단백질-단백질 결합은 효소 반응, 항체 결합, 약물 반응을 포함한 과정에 필수적입니다. 이러한 결합을 정확하게 특성화할 수 있는 것은 잠재적 치료법의 성능을 테스트하는 데 중요하지만 현재 사용 가능한 방법은 단일 결합 수준에서 정보를 제공하거나 많은 수의 결합을 테스트하기에는 용량이 제한되어 있습니다.

CNRS(Centre National de la Recherche Scientifique)의 연구원과 동료들은 이제 우리 몸 안에서 경험할 수 있는 것과 유사한 부하에서 단백질-단백질 결합의 강도와 지속 시간을 측정할 수 있는 보다 접근하기 쉬운 방법을 제시했습니다. 이 방법은 음파를 사용하여 결합된 단백질을 분리하고 DNA 끈을 사용하여 두 단백질을 서로 가깝게 유지하여 연결이 끊어진 후에도 다시 결합할 수 있도록 합니다. 이러한 혁신을 통해 동일한 단백질 결합을 최대 100회까지 재테스트할 수 있어 분자가 노화됨에 따라 결합 강도가 어떻게 변하는지에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 능력은 약물이나 항체의 반감기에 대한 새로운 정보를 제공할 수 있습니다.

Biophysical Journal("개별 단백질 결합을 특성화하기 위해 DNA 지지체와 음향 힘 분광학 결합")에 자신의 작업을 보고하면서 수석 저자이자 CNRS 생물물리학자인 Laurent Limozin 박사와 동료들은 다음과 같이 말했습니다. 생물의학적 관심을 끄는 두 개의 단백질 결합은 생명공학 및 의학 연구에 대한 유망한 전망을 열어줍니다."

생물학적 현상을 지배하는 생체분자의 결합 특성은 치료법을 평가하는 데 관련이 있지만, 힘에 의한 단백질 결합 파열을 다중 방식으로 특성화하려면 새로운 실험 도구가 필요하다고 연구팀은 설명했습니다. "분자 집단에 대해 수행되는 대량 측정은 표준 특성화 기술로 남아 있지만, 상호 작용하는 파트너의 개별 쌍에 대한 단일 분자 힘 분광법(SMFS)은 힘에 대한 개별 결합 반응에 대한 고유한 액세스를 제공하기 때문에 강력한 보완 전략으로 부상했습니다."

새로 보고된 연구에서 Limozin과 동료들은 처음으로 DNA 지지체와 음향 힘 분광법(AFS)을 결합하여 개별 생체분자 복합체의 힘 반응을 측정했다고 주장했습니다. 음향력 분광법을 사용하면 많은 분자 쌍을 동시에 테스트할 수 있으며 DNA 스캐폴드를 사용하면 동일한 결합을 반복적으로 테스트할 수 있습니다.

"우리는 다양한 유형의 결합에 적용할 수 있을 만큼 충분히 모듈화되고, 합리적인 처리량을 가지며, 현재 광학 또는 자기 핀셋과 같이 매우 정교한 기술을 통해서만 사용할 수 있는 고분자 정밀도에 도달하는 방법을 제안하고 싶었습니다. 전문가가 아닌 사람들은 이해하기 어렵습니다."라고 Limozin은 말했습니다.

음향 힘 분광학 동안 결합된 단백질 쌍이 액체로 채워진 챔버 내부에서 테스트됩니다. 단백질은 DNA의 한 가닥이 첫 번째 단백질을 챔버 바닥에 부착하고 다른 가닥이 두 번째 단백질을 작은 실리카 비드에 부착하도록 DNA 비계에 의해 구속됩니다. 연구원들이 음파로 챔버를 폭파하면 파도의 힘이 실리콘 비드와 이에 부착된 단백질을 챔버 바닥에서 끌어당깁니다. 힘이 충분히 강하면 이러한 당기는 작용으로 두 단백질 사이의 결합이 파열됩니다.

새로운 방법에서는 DNA의 세 번째 가닥이 결합이 끊어진 후에도 단백질을 서로 가깝게 유지하는 끈 역할을 합니다. "... 우리는 잠재적으로 빠른 힘 적용의 넓은 동적 범위를 제공하는 새로운 병렬 방법인 접합 DNA(J-DNA)와 모듈식 DNA 비계의 조합을 소개합니다."라고 과학자들은 썼습니다. "프로브된 단백질 복합체는 끈으로 연결된 킬로베이스 쌍의 DNA 정강이를 통해 플로우 셀의 표면과 비드 모두에 부착됩니다."