211service.com
Kunstigt protein efterligner blod
Forskere ved University of Pennsylvania har konstrueret fra bunden af et protein, der kan gøre, hvad visse proteiner i den menneskelige krop kan: bære og levere ilt. Dette kan være et nyttigt skridt i udviklingen af kunstigt blod.
Nyt protein: Dette menneskeskabte protein kunne en dag redde liv ved at transportere ilt i kunstigt blod. De grønne bånd repræsenterer de fire spiralformede søjler af det kunstige protein. Strukturen tillader ilt, men ikke vand, at komme ind.
I årevis har videnskabsmænd forsøgt at skabe komponenter af kunstigt blod i håbet om, at et sådant medicinsk fremskridt ville omgå problemer med donorblod – såsom kontaminering, begrænset opbevaring og mangel på forsyninger – og føre til lettere og hurtigere blodtransfusioner på slagmarken og i traumesager.
I øjeblikket omfatter de fleste bloderstatninger modificerede versioner af naturligt hæmoglobin - den vigtigste blodkomponent, der leverer ilt fra lungerne til resten af kroppen. Men forskningen fortsætter, fordi nogle undersøgelser har antydet, at eksisterende bloderstatninger kan øge risikoen for hjerteanfald hos traumeofre, der har modtaget dem.
Penn-teamet har fokuseret på at skabe proteiner fra bunden, der kan bære ilt og i det væsentlige er vandtætte - en vigtig egenskab. Hvis vand kommer ind i proteinet, skaber det en form for ilt, der undslipper og forårsager cellulær skade.
Jeg synes, det er en bemærkelsesværdig præstation inden for proteindesign, siger Roman Boulatov , en assisterende professor i kemi ved University of Illinois i Urbana-Champaign. De viser, at det er muligt at konstruere en specifik reaktivitet ved at starte fra bunden. Det giver dig meget mere kontrol over, hvad du kan ændre.
Ændring af eksisterende proteiner resulterer ikke altid i en forudsigelig reaktion og mislykkes ofte. Der er et problem at arbejde med naturlige proteiner, fordi de er komplekse og skrøbelige, siger Christopher Moser , en biokemiker hos Penn og medforfatter til det nye studie. Vi vil gerne lære, hvordan man laver funktionelle proteiner, der er fuldstændig uafhængige af naturlige proteiner: Det vil give os mulighed for at fortsætte med at bygge flere funktioner.
Penn-forskerne brugte tre aminosyrer til at lave en proteinstruktur med fire helix-søjler. De sætter en mindre struktur inde i det kaldet en hæm, et stort fladt molekyle, der er den aktive del af hæmoglobin. Hæm har et jernatom i midten, som er det ilt binder til.
Forskerne gjorde også proteinstrukturen fleksibel, så den kan åbne for at modtage ilten og lukke igen uden at lukke vand ind. Det gjorde de ved at forbinde de spiralformede søjler med løkker for at begrænse deres bevægelser. Dette gav den endelige struktur en kandelaberform.
Det, vi lærte, er, at vi kan lave tørre interiører i meget simple proteiner, siger hovedforfatter P. Leslie Dutton , professor i biokemi ved Penn. En masse enzymaktivitet styres af at holde vand væk fra [det indre]. Værket er offentliggjort i seneste nummer af Natur .
For at bruge det kunstige protein i menneskekroppen skal forskerne sikre sig, at det kan holde på ilten længe nok til at være nyttigt, arbejde i et cellulært miljø og være ugiftigt. Proteinet må heller ikke identificeres af immunsystemet som en forurening, der skal skylles ud gennem nyrerne, tilføjer James Collman , en professor i kemi ved Stanford University, der laver syntetisk hæm, der binder til ilt.
Det er vigtigt at have blodsubstrater, fordi der er så mange sygdomme forårsaget af manglende blodgennemstrømning, herunder traumatisk blødning, slagtilfælde og hjerteanfald, siger Howard Levy, den videnskabelige chef ved Sangart , et firma, der skaber et iltafgivende middel. Det er virkelig brød og smør inden for intensivmedicin.