Baltymų traškučiai

Praėjusiais metais užbaigtas Žmogaus genomo projektas buvo svarbus žingsnis medicinoje. Išsamus viso žmogaus genų rinkinio žemėlapis buvo dešimtmetį trukęs projektas, kurį įgyvendino vieni geriausių biologijos protų. Tačiau daugeliu atžvilgių tai buvo tik tikrojo medicininio iššūkio pradžia: suprasti apie milijoną baltymų, kurie yra žmogaus kūno molekuliniai arkliai. Genai iš tikrųjų yra tik programavimo kodas, nurodantis ląstelėms, kaip sintetinti baltymus; beveik visas biologinis veiksmas vyksta tarp šių didelių, sudėtingų molekulių.

Kai baltymai netinkamai elgiasi, jie gali sugadinti mūsų sveikatą įvairiais būdais – nuo ​​amiloidinių baltymų, kurie suriša Alzheimerio liga sergančių pacientų smegenis, iki baltymų, sukeliančių vėžinių ląstelių augimą. Veiksmingiau kovoti su ligomis reiškia geriau suprasti, kaip baltymai veikia ir sąveikauja – ir nepavyksta. Svarbiausios naujos priemonės, skirtos skaityti didžiulę baltymų biblioteką, yra mikro matricos, maži lustai, kuriuose yra tūkstančiai baltymų mėginių, kuriuos galima greitai ir pigiai išanalizuoti. Čia žmonės gaus atsakymus apie tai, kaip vystosi liga, kaip veikia vaistai ir kaip rasti naujų vaistų, sako Peteris Wagneris, „Zyomyx“, Hayward, Kalifornijoje įsikūrusios baltymų lustų startuolio, vyriausiasis techninis pareigūnas.

Ši istorija buvo mūsų 2001 m. gegužės mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

„Zyomyx“ turi beveik tuziną konkurentų, įskaitant „Large Scale Proteomics“, „Ciphergen Biosystems“, „Packard BioScience“ ir „Phylos“. Tikimasi, kad pirmieji pramonės produktai rinkoje pasirodys po metų, ir, nors technologijos skiriasi, naujieji biolustai paprastai yra dvimačiai baltymų arba baltymų fragmentų tinkleliai, pritvirtinti prie tvirtos atramos.

Kai baltymų mikrogardelė bus veikiama biocheminių medžiagų ar kitų baltymų tirpalų, dalis tų molekulių prilips, o dalis nusiplaus; tuos, kurie prilimpa, galima atpažinti pagal įvairius žymenis, pavyzdžiui, fluorescencines žymes. Molekulės, kurios stipriai sukimba su specifiniais baltymais, yra vertingos naujovės ieškant naujų vaistų, nes būtent dėl ​​šio surišimo gebėjimo vaistai yra veiksmingi. O diagnostikos tikslais, išmatuoti neįprastai didelį baltymų kiekį kraujo mėginyje naudojant šias biolustas, gali būti greitas būdas anksti nustatyti širdies priepuolius ir vėžį.

Mikroschemų idėja biologijoje nėra jokia naujiena. DNR lustų gamyba buvo viena karščiausių biotechnologijų sričių nuo 1990-ųjų pradžios, kai novatoriški mokslininkai perėmė silicio mikroelektronikos gamyboje naudojamą robotiką ir litografinių raštų technologiją ir pritaikė jas DNR analizei. Jie sugebėjo pritvirtinti tūkstančius genetinės medžiagos gabalėlių prie stiklinių stiklelių ar plastikinių plokštelių ir panaudoti šiuos lustus DNR identifikuoti dominančiame pavyzdyje. Šie DNR lustai dabar plačiai naudojami medicinos tyrimuose.

Tačiau gaminti baltymų lustą yra daug sudėtingiau. Nors DNR yra gana tvirta, baltymai mažėja violetinės spalvos. Baltymai yra išskirtinai sulankstytos subvienetų, vadinamų aminorūgštimis, eilutės, ir daug kas, ką baltymai daro, priklauso nuo tikslaus trimačio modelio, į kurį susilanksto eilutė. Už siauro diapazono aplinkos sąlygų baltymai denatūruos – aminorūgščių grandinė praras savo trimatę struktūrą ir subyrės kaip pervirtų spagečių krūva. Gamindami mikrogardelius, tyrėjai visą laiką turi išlaikyti baltymus tinkamos temperatūros vandeniniame tirpale.

Nepaisant šių iššūkių, baltymų biolustų ateitis vystosi sparčiai. Visur [biotechnologijų] pramonėje dabar aiškiai suprantama, kad reikia sutelkti dėmesį į baltymus, sako Zyomyx Wagner. Remiantis naujausia BioInsights, biotechnologijų konsultacinės įmonės Redvudo mieste, Kalifornijoje, ataskaita, 2006 m. baltymų biolustų pardavimas greičiausiai išaugs iki pusės milijardo dolerių.

Ir galutinis technologijos poveikis gali būti jaučiamas toli už biologinių tyrimų bendruomenės ribų. Diagnostikai naudingų baltymų lustų turėtų atsirasti po poros metų, sako N. Leigh Anderson, Large Scale Proteomics generalinis direktorius. Tai neužtruks tiek ilgai, kaip kai kurie žmonės galvoja. Tai gali būti optimistinė prognozė, bet jei jis teisus, mažų baltymų traškučių pakuotės netrukus gali būti tokios pat visur, kaip liežuvio slopintuvai ar guminės pirštinės jūsų gydytojo kabinete.

paslėpti