Белковая инженерия: различия между версиями

Материал из hpluswiki
Перейти к навигации Перейти к поиску
мНет описания правки
мНет описания правки
Строка 28: Строка 28:


* липаза - расщепляет липиды
* липаза - расщепляет липиды
* протеаза - расщепляет белки, производится из сои<ref>High-yield Bacillus subtilis protease production by solid-state fermentation, Valeria F Soares, Leda R Castilho, Elba P S Bon, Denise M G Freire, PMID: [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15917609/ 15917609]</ref>
* протеаза - расщепляет белки, производится из сои<ref>[https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15917609/ High-yield Bacillus subtilis protease production by solid-state fermentation], Valeria F Soares, Leda R Castilho, Elba P S Bon, Denise M G Freire, PMID: 15917609</ref>
* амилаза - расщепляет крахмал и соединения с ним, производится бактериями и грибками<ref>Elmansy, E.A., Asker, M.S., El-Kady, E.M. et al. [https://doi.org/10.1186/s42269-018-0033-2 Production and optimization of α-amylase from thermo-halophilic bacteria isolated from different local marine environments]. Bull Natl Res Cent 42, 31 (2018)</ref> <ref>Singh, Shalini & Singh, Sanamdeep & Bali, Vrinda & Sharma, Lovleen & Mangla, Jyoti. (2014). Production of Fungal Amylases Using Cheap, Readily Available Agriresidues, for Potential Application in Textile Industry. BioMed research international. 2014. 215748. 10.1155/2014/215748.</ref>
* амилаза - расщепляет крахмал и соединения с ним, производится бактериями и грибками<ref>Elmansy, E.A., Asker, M.S., El-Kady, E.M. et al. [https://doi.org/10.1186/s42269-018-0033-2 Production and optimization of α-amylase from thermo-halophilic bacteria isolated from different local marine environments]. Bull Natl Res Cent 42, 31 (2018)</ref> <ref>Singh, Shalini & Singh, Sanamdeep & Bali, Vrinda & Sharma, Lovleen & Mangla, Jyoti. (2014). Production of Fungal Amylases Using Cheap, Readily Available Agriresidues, for Potential Application in Textile Industry. BioMed research international. 2014. 215748. 10.1155/2014/215748.</ref>
* целлюлаза - расщепляет целлюлозу
* целлюлаза - расщепляет целлюлозу

Версия от 17:21, 26 февраля 2021

Белковая инженерия занимается разработкой белков, которые могут принимать участие в метаболизме клетки, экспрессии генов, улучшению структуры клетки или доставке веществ внутрь клетки из внешнего мира. Как дисциплина, белковая инженерия исследует фолдинг (сворачивание) белков, а также принципы их создания и модификации.

Методы

  • Направленная модификация - для внесения изменений использует подробное знание об устройстве и назначении молекулы белка
  • Направленная эволюция - из случайных мутантов белка отбираются экземпляры наиболее близкие целевым параметрам, после чего случайный мутагенез повторяется, пока в итоге не будут получены мутанты целевым параметрам удовлетворяющие (циклы мутация-селекция).

Примеры

Энзимы

Энзимы или ферменты, это белки, выполняющие роль биологических катализаторов. Найдено множество видов для каждого типа энзима.

В еде

Трансглютаминазы - группа энзимов, которые применяются в пищевой индустрии и молекулярной кухне. Альтернативное название, "мясной клей", говорит о многом - трансглютаминаза позволяет склеить и сформировать фарш. (Википедия)

В фармакологии

Гиалуронидазы - группа энзимов, которая применяется в медицине для повышения биодоступности лекарств и вакцин.

В моющих средствах

Энзимы для моющих средств производятся в промышленных масштабах. Они дают гораздо лучший баланс между стоимостью производства и безопасностью для потребителя, детей и домашних животных. Распространённые виды:

  • липаза - расщепляет липиды
  • протеаза - расщепляет белки, производится из сои[1]
  • амилаза - расщепляет крахмал и соединения с ним, производится бактериями и грибками[2] [3]
  • целлюлаза - расщепляет целлюлозу
  • пектиназа - расщепляет пектин
  • кератиназа - расщепляет кератин

Перспективы

Нанотехнологии

Белок - основной "стройматериал" для организма, так как его просто создавать в больших количествах и белки могут выполнять самые разные функции. Есть целая связанная область науки - нанотехнология протеинов[4].

Метаболизм пластика и биопластик

Загрязнение пластиком - известная современная проблема. Создание новых белков, которые смогут разложить его может быть одним из решений. Создание белков, которые станут компонентами новых видов пластика или пойдут ему на замену в некоторых индустриях - не менее ценная инициатива.[5]

Бесклеточные системы трансляции

Бесклеточные системы трансляции (англ. «Cell-free translation systems»)[6][7] - альтернатива получению белков in vivo.

Процесс происходит таким образом: ДНК или мРНК добавляется в раствор и белки получаются без участия клеток. 

    Cell-free translation systems are based on the ribosomal protein system
    of cells, which is provided as a cell extract from Escherichia coli etc. obtained as a supernatant
    upon centrifugation at 30’000 g. This supernatant contains necessary compounds for protein
    synthesis, such as ribosomes, t-RNAs, translation factors and aminoacyl-tRNA synthetases.

Стройматериалы

Человечество использует дерево как материал на протяжении практически всего своего развития. Можно ли развить дерево и придумать лучшие альтернативы целлюлозе? Можно ли вырастить здание?

Есть три пути, которые позволят рассмотреть эту тему.

  • Грибки + разложение отходов
  • Фотосинтез, как это делают растения. В таком разрезе, для фотосинтеза необходима только вода, углекислый газ и минимум материалов, а для разложения - добавочная масса отходов для переработки.
  • Переработка отходов и последующее использование бесклеточной системы трансляции


Требуется информация от эксперта!
Запрос: Следует ли рассматривать разработку белков и новых организмов для замены стройматериалов, как идею, которая может быть однажды практичной?
Экспертиза: биолог, физик


Требуется информация от эксперта!
Запрос: Какие энергозатраты понадобятся для создания массы белка путём фотосинтеза из углекислого газа? Что выгоднее: цианобактерии или генномодифицированные растения?
Экспертиза: биолог, физик


Требуется информация от эксперта!
Запрос: Какие энергозатраты понадобятся для создания массы белка путём разложения грибком? Не возникнет ли проблемы с доставкой материала между клетками?
Экспертиза: биолог, физик


Требуется информация от эксперта!
Запрос: Какие энергозатраты понадобятся для предварительной переработки органических отходов, если для получения белков будет применяться бесклеточная система трансляции?
Экспертиза: биолог, физик


Требуется информация от эксперта!
Запрос: Какие проблемы можно ожидать от работы бесклеточной системы трансляции в контексте индустриального производства белка?
Экспертиза: биолог


Инструменты

Ссылки

Википедия

  1. ↑ High-yield Bacillus subtilis protease production by solid-state fermentation, Valeria F Soares, Leda R Castilho, Elba P S Bon, Denise M G Freire, PMID: 15917609
  2. ↑ Elmansy, E.A., Asker, M.S., El-Kady, E.M. et al. Production and optimization of α-amylase from thermo-halophilic bacteria isolated from different local marine environments. Bull Natl Res Cent 42, 31 (2018)
  3. ↑ Singh, Shalini & Singh, Sanamdeep & Bali, Vrinda & Sharma, Lovleen & Mangla, Jyoti. (2014). Production of Fungal Amylases Using Cheap, Readily Available Agriresidues, for Potential Application in Textile Industry. BioMed research international. 2014. 215748. 10.1155/2014/215748.
  4. ↑ NCBI: Protein nanotechnology: what is it?, Juliet A Gerrard, PMID: 23504415
  5. ↑ Здесь следует отметить, что сейчас крайне популярен биопластик, изготовленный из крахмала, который является полимером, хоть и извлекается из картофеля и кукурузы.
  6. ↑ Protein Engineering Methods and Applications, Burcu Turanli-Yildiz, Ceren Alkim, Z. Petek Cakar, Feb. 2012
  7. ↑ Cell‐free translation systems for protein engineering , Yoshihiro Shimizu, Yutetsu Kuruma, Bei‐Wen Ying, So Umekage, Takuya Ueda, August 2006
Источник — https://transhumanist.ru/index.php?title=Белковая_инженерия&oldid=1054