Brug af fager til at opdage nye frostvæskeproteiner

Kontrollere, og afbødning af virkningerne af isvækst er afgørende for at beskytte infrastrukturen, hjælper med at bevare frosne celler og forbedre teksturen af ​​frosne fødevarer. Et internationalt samarbejde mellem Warwick-forskere, der arbejder med forskere fra Schweiz, har brugt en fagudstillingsplatform til at opdage nye, lille, peptider, der fungerer som større frostvæskeproteiner. Dette præsenterer en vej til nye, lettere at syntetisere, kryobeskyttelsesmidler. Billedtekst:Brug af vira (fag-visning) til at identificere det ene molekyle i en milliard (peptid8), der styrer dannelsen af ​​is.

Isbindende proteiner, som inkluderer frostvæskeproteiner, produceres af en lang række arter fra fisk, til insekter til planter, for at forhindre skader forårsaget af is. Proteinerne opnår den bemærkelsesværdige funktion at genkende og binde sig til is, selv i det enorme overskud af vand (som is er den faste form af). Nye frostvæskeproteiner er typisk blevet opdaget ved isolering fra organismerne.

I dette arbejde, holdet tog en meget anderledes tilgang ved at screene milliarder af mulige peptider for at finde dem, der kunne binde til is. Dette blev opnået af Phage Display - en teknologi, hvorved en virus bruges til at generere et stort antal peptider, og dem, der 'binder' til isen, kan isoleres.

Ved at bruge dette blev et cyklisk peptid på kun 14 aminosyrer (som er meget kort sammenlignet med et typisk protein) opdaget, som kunne binde til is. Holdet brugte computersimuleringer til at forstå, hvordan peptidet binder til isen, hvilket ikke er muligt med 'våde' eksperimentelle teknikker alene. Holdet viste også, hvordan dette korte peptid kan bruges til at hjælpe med at rense andre proteiner ved ace-affinitetsoprensning.

Ved at identificere disse korte peptider, det betyder, at forskere nu simpelthen kan lave (eller købe) modificerede peptider for at forstå og undersøge, hvordan disse interagerer med is og hjælpe med at designe nye kryobeskyttelsesmidler med forenklede strukturer, og dermed lavere omkostninger.

I papiret "A Minimalistic Cyclic Ice-Binding Peptide from Phage Display", udgivet i Naturkommunikation det internationale hold inklusive University of Warwick og ledet af EPFL, Schweiz, har demonstreret brugen af ​​fag-display til at opdage nye minimalistiske frostvæskepeptider, som ikke kunne opnås med konventionelle værktøjer, hvilket ikke ville tillade de milliarder af potentielle strukturer at blive screenet.

Dr. Gabriele Sosso, assisterende professor ved University of Warwick, i Kemisk Institut kommenterer:"Dette arbejde fremhæver, at selv meget små ændringer i strukturen af ​​disse peptider kan gøre en enorm forskel i deres evne til at kontrollere dannelsen af ​​is. Vores computersimuleringer gjorde det muligt for os at identificere og forstå vigtigheden af ​​disse strukturelle ændringer - hvilket er et vigtigt skridt i retning af det rationelle design af syntetiske kryobeskyttelsesmidler.

"Det er sådan et privilegium at kunne udnytte både Gibson's-gruppens eksperimentelle arbejde og SCRTP's beregningsressourcer. Sandelig, Warwick er et fantastisk sted at være, hvis du vil forstå, hvordan is dannes, og hvad kan vi gøre for at have indflydelse på denne proces."

Professor Matthew Gibson, Professor ved University of Warwick i Department of Chemistry og Warwick Medical School tilføjer:"Vi har arbejdet på at udvikle syntetiske værktøjer til at forstå, og forstyrre, isvækstprocesser med det formål at hjælpe med at udvikle nye kryobeskyttelsesmidler. Dette arbejde var virkelig spændende, da vi brugte bioteknologiske værktøjer (fag) til at opdage små, cyklisk, peptider, som er bemærkelsesværdigt potente.

"Disse peptider er nemme at syntetisere og modificere og vil accelerere vores forskning på dette område. Det fremhæver også det voksende 'team ice' samarbejdsnetværk i Warwick, kombinere eksperimentelle og beregningsstudier sammen. Vi er også taknemmelige for støtten fra IAS i Warwick, hvilket gjorde det muligt for Dr. Stevens at besøge os for at fuldføre dette arbejde, viser behovet for at støtte internationale videnskabelige samarbejder."