Искусственные генетические системы. Том 1 - Патрушев Л.И.
Скачать (прямая ссылка):
который, по-видимому, блокирует апоптоз зараженных клеток, вызывают апоптотическую гибель клеток и прекращение вирусной инфекции. При этом незараженные клетки, экспрессирующие данный пептидный аптамер, не погибают [305]. Пептидные аптамеры могут вызывать защиту клеток растений от вирусной инфекции, что крайне важно для успешного продолжения “зеленой революции” в сельском хозяйстве. В частности, недавно получены трансгенные растения табака, экспрессирующие 29-звенный пептидный аптамер, взаимодействующий с N-белками нуклеокапсида различных тосповирусов. Такие растения оказались устойчивыми к заражению несколькими представителями этого семейства [306].
Все это показывает, что пептидные аптамеры могут быть эффективным инструментом контроля бактериальной и вирусной инфекций высших животных и растений, а наличие высокоэффективных систем отбора делает пептидные аптамеры весьма привлекательными объектами исследований по разработке белковых препаратов, влияющих на экспрессию генов. Кроме того эти рекомбинантные белки пригодны для эффективного изучения механизмов белок-белковых и белково-нуклеиновых взаимодействий.
3.6. Изменение специфичности ферментов
Мир ферментов бесконечно разнообразен. Мало того, что в соответствии с современной классификацией ферментов, основанной на их субстратной специфичности, число объектов в этом мире превышает 3000 [307]. В настоящее время имеются все основания считать, что значительную часть ферментов еще только предстоит обнаружить и исследовать. Основным источником новых ферментов несомненно является биосфера Земли, в том числе и микроорганизмы (табл. 13).
В зависимости от происхождения пробы (почва, вода, воздух и т.п.) количество известных микроорганизмов в ней оценивается в пределах 0,1-1,0% от общего числа присутствующих видов. Но даже среди представителей обширных коллекций микробов детально с биохимической точки зрения исследована только их небольшая часть.
Как уже упоминалось во введении к этой части книги, ферменты, в силу их уникальных свойств, являются чрезвычайно привлекательными объектами биотехнологии. Они используются в органической химии для синтеза чистых в отношении
Количество биологических видов, населяющих современную Землю [308]
Группа организмов Общее количество Количество извест
видов ных видов(%)
Животные (млекопитающие, птицы, 3,5 • 104 >90
рыбы)
Членистоногие/беспозвоночные 106-107 10
Нематоды 5 • 105 3
Высшие растения 2,7 • 105 >90
Водоросли 104-105 [70]
Мохообразные 2,5 • 104 70
Грибы 1,5 • 106 [5]
Бактерии 104-105 [1-10%]
Археи 105-106 [0,1-1%]
Вирусы 105-106 [4]
Примечание. В квадратные скобки заключены приблизительные значения.
оптической активности соединений, детергентов и эмульгаторов, входят в состав компонентов для стирки белья, активно используются в пищевой промышленности. Поскольку многие реакции органического синтеза не происходят в природных условиях, предпринимаются попытки изменения субстратной специфичности ферментов и переориентации их на осуществление таких химических превращений. Этими сугубо прикладными направлениями не ограничивается круг интересов биохимиков. Еще более захватывающими оказываются результаты фундаментальных исследований структурно-функциональных отношений в белках, в которых обнаруживаются удивительные по красоте решения проблем химического катализа природными ферментами. В этом случае попытки изменения субстратной специфичности ферментов методами белковой инженерии предпринимаются для подтверждения правильности концепций, лежащих в основе современного понимания механизмов ферментативных реакций. И вряд ли стоит осуждать исследователя, если он работает в данной области просто из любви к искусству.
3.6.1. Проблема изменения специфичности ферментов:
желаемое и действительное
Несмотря на большое разнообразие известных ферментативных активностей, сами ферменты построены из ограниченного числа блоков - функциональных доменов, в состав которых, в свою очередь, входит вполне определенное количество элементов вторичных структур. Все это проявляется в наличии у ферментов гомологичных участков аминокислотных последовательностей разной протяженности и модулей, с похожей пространственной укладкой полипептидных цепей. Такое строение ферментов a priori накладывает ограничения на ферментативные активности, которые они потенциально могут приобрести в результате замены нескольких аминокислотных остатков. В этой связи возможность изменения субстратной специфичности одного фермента с появлением у него новой специфичности, которой исходно обладает другой фермент, более вероятна в том случае, если имеется сходство в строении двух ферментов, имеющее отношение к их активности [309]. Например, поскольку в превращении субстрата у липаз и амидаз принимает участие триада аминокислотных остатков Ser-His-Asp, она не должна изменяться при попытках превращения амидазы в липазу и наоборот, а само наличие сходства между ферментами делает их взаимопревращение, в соответствии с данной концепцией, теоретически возможным. В то же время превращение эстераз в оксигеназы, которые резко отличаются от первой группы ферментов по своей пространственной структуре, а также используют другие субстраты и кофакторы, кажется невозможным, или же реализация такого проекта столкнется со значительно большими трудностями.
