Bilim İnsanları Peptid Ligazların Sırrını Çözdü

Singapur'daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi'nden (NTU Singapur) bilim insanları, peptid ligazları olarak bilinen özel bir bitki kaynaklı enzim sınıfının, proteinleri bir araya getirmek için nasıl çalıştığını inceledi. Uzmanlara göre bu özel bağlanma yolağı, kanser hücrelerini hedef alan tümör belirteçlerini tanıyan bir antikora kemoterapi ilacının spesifik olarak bağlanması örneğinde olduğu gibi ilaçların geliştirilmesinde önemli bir fayda sağlayabilir. Daha genel olarak, peptit ligazları vücuttaki protein etiketleme, görüntüleme ve izleme proteinleri gibi biyoteknolojik ve biyomedikal uygulamalarda yararlı bir araç olarak kullanılabilir.

Asparaginil endopeptidazlar (AEP'ler), asidik koşullarda Asx (Asn / Asp) -Xaa bağlarını kıran sistein proteazlarıdır. AEP'lerle korunmuş bir genel yapı paylaşılmasına rağmen, butelaz 1 gibi bazı bitki enzimleri, bir nötr peptid asparaginil ligaz (PAL) olarak işlev görür ve yakın-nötr koşullarda Asx-Xaa bağ oluşumunu katalize eder. PAL'ler ayrıca siklik peptidlerin biyosentezinde makrosklas olarak görev yapar. Yapılan araştırmada, bir PAL'nin bir proteazdan ziyade bir ligaz olarak nasıl işlev görebileceği sorusunu ele alındı.

Butelaz 1 sekans homolojisine dayanarak, Violaceae familyasının siklik peptid üreten bitkileri Viola yedoensis (Vy) ve Viola canadensis (Vc) 'den AEP ve PAL'ler belirlendi. Mutajenez çalışmalarına birleştiğinde 2.4-Å çözünürlükte elde edilen bir PAL kristal yapısını kullanarak, sırasıyla S2 bölgesini çevreleyen ligaz-aktivite belirleyicilerini, yani sırasıyla S2 ve S1 bölgelerini çevreleyen LAD1 ve LAD2'yi, ligaz aktivitesi çalışma sırasında su veya amin nükleofilinin S-ester ara ürününe erişilebilirliği ile kontrol edildi. Rekombinant olarak eksprese edilen VyPAL 1-3'ün, PAL olduğu tahmin edilen, fonksiyonel çalışmalar ile ligaz olduğu doğrulandı. Ek olarak, VyPAL1-3, VyAEP1 ve VcAEP ile ilgili mutagenez çalışmaları, LAD1 ve LAD2'nin ligaz aktivitesi için önemli olduğu yönünde araştırmacıların tahminlerini destekledi. Özellikle, LAD2'yi hedefleyen mutajenez, VyPAL3'ün ligaz aktivitesini seçici olarak arttırdı ve proteaz VcAEP'i bir ligaza dönüştürdü. Araştırmacılar çalışmalarında sundukları asparaginil ligazların ligasyon aktivitesi için gerekli yapısal belirleyicilerin tanımı ile PAL'lerin genomik olarak tanımlanmasını ve AEP'lerin PAL'lere mühendisliğini kolaylaştıracağını düşünüyorlar.

Peptid Ligazları Ticari Bir Ürün Haline Getirmeye Çalışıyorlar

Kısa süre önce NTU’nun inovasyon ve girişimci şirketi NTUitive’den finansal destek alan araştırmacı ekip şimdi de geliştirdikleri rekombinant enzimi bir ürün haline getirmek için çalışıyor. Geliştirilen ürünün sonunda Doç. Dr. Lescar tarafından kurulan bir girişim olan Epitoire'de satılması planlanıyor. Epitoire isimli start-up, protein değişikliği yapmak isteyen akademisyenler ve araştırmacılar için DNA, RNA ve protein reaktifleri satıyor.

Ekip ayrıca, bu rekombinant enzimi ameliyat sırasında beyin tümörü görüntüleme gibi tanısal görüntülemede kullanmak için hem yerel hem de ulusalararası tıp fakültelerine ve sağlık kurumlarına ortak oluyor. Araştırmacılar rekombinant enzimin oluşturulması için bir proteaz ve bir proteazı bir ligaza dönüştüren mekanizma için bir patent başvurusu yapmışlar bile.