Tampereen yliopiston ja Oxfordin yliopiston tutkijat ovat kehittäneet molekylaarisen ”pikaliiman”, jota voidaan käyttää solunsisäisissä reaktioissa.
Liiman avulla proteiinimolekyyleja voidaan liittää toisiinsa tarkasti ja nopeasti. Sidos on pysyvä ja kestää erilaiset näytteen jälkikäsittelyt.
”Koeputkessa reaktiot ovat yleisesti helpommin toteuttavissa, kun taas solun sisällä, jossa on tuhansia erilaisia molekyyleja ja tapahtuu dynaamisia reaktioita, vaatimukset tarkkuuden ja kestävyyden suhteen ovat aivan erilaiset”, huomauttaa Tampereen yliopiston tutkijatohtori Paula Turkki yliopiston tiedotteessa.
Solut tuottavat pikaliiman itse sen jälkeen, kun tuotto-ohjeet on viety solujen sisään dna-molekyyleina.
Pysyviä proteiinien välisiä sidoksia käytetään esimerkiksi rokotekehityksessä ja erilaisissa synteettisen biologian sovelluksissa. Sidoksia hyödynnetään proteiinien tunnistamiseen ja puhdistamiseen ja niiden kiinnittämiseen erilaisille alustoille.
Tuoreen tutkimuksen julkaisi PNAS-julkaisusarja. Tutkimuksen otsikkona on Approaching infinite affinity through engineering of peptide–protein interaction.
Uudella sidoksella monta etua
Tutkimuksessa kehitettyjen uusien pysyvien sidosten avulla saadaan aikaan niin sanottuja pakotettuja vuorovaikutuksia. Sidoksista voi olla hyötyä muun muassa lääketieteellisissä hoidoissa, diagnostiikassa ja biomateriaalien rakentamisessa.
Aiempien sidosten haasteena ovat olleet ei-toivotut vuorovaikutukset muiden proteiinien kanssa.
Sidokset ovat myös kestäneet huonosti ja tunnistaneet kohteensa hitaasti. Niitä on siksi pitänyt käyttää yli tarpeen, mikä on rajoittanut etenkin solunsisäisiä sovelluksia.
”Nyt kehitetyssä kolmannen sukupolven proteiini-peptidisidoksessa on useita etuja, mikä mahdollistaa sen laajemman käytön tulevaisuudessa”, Turkki kertoo.
Yksi eduista on, että sidoksen muodostavat komponentit koostuvat vain luonnollisista aminohapoista, kuten muutkin elimistön proteiinit. Ne kykenevät myös muodostamaan sidoksen erittäin pienellä määrällä sidososia.
Turkin mukaan sidosten reaktionopeus on hyvin lähellä proteiinien luonnollista diffuusionopeutta. Näin sidos syntyy liki niin nopeasti kuin luonnonlait sallivat.
Kun sidoksen muodostavaa proteiiniparia tarvitaan vain vähän, myös haittavaikutukset ovat vähäiset.
Liimattu proteiini palautti solun liikkumiskyvyn
Kun tutkijat selvittivät uuden sidoksensa kestävyyttä, he ohjelmoivat solut tuottamaan pikaliiman kaksi osaa siten, että ne yhdistivät solun liikkumiselle tarpeellisen, mekaanisia voimia aistivan ja välittävän proteiinin toimivaksi kokonaisuudeksi.
Molekyyliliimalla yhdistetty proteiini palautti soluille kyvyn liikkua. Liikkumisnopeutta säädeltiin liiman heikennetyillä versioilla.
Molekylaarisella liimalla yhdistetty proteiini palautti soluille kyvyn liikkua. Kuva Tiia Nikupaavola
Uuden menetelmän rakentamiseen osallistui Tampereen yliopistosta myös tutkija Vesa Hytönen. Oxfordin yliopistosta mukana oli professori Mark Howarthin ryhmä.
