利用噬菌体发现新的抗冻蛋白

【字体: 时间:2021年05月12日 来源:Nature Communications

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  控制和减轻冰生长的影响对于保护基础设施、帮助保存冷冻细胞和提高冷冻食品的质地至关重要。华威科学家与瑞士研究人员合作,利用噬菌体展示平台发现新的小肽,其功能类似于更大的防冻蛋白。这提供了一条新的、更容易合成的冷冻保护剂的途径。

  

 

   

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图片说明:利用病毒(噬菌体展示)来识别控制冰形成的10亿个分子中只有一个(肽8)。

控制和减轻冰生长的影响对于保护基础设施、帮助保存冷冻细胞和提高冷冻食品的质地至关重要。华威科学家与瑞士研究人员合作,利用噬菌体展示平台发现新的小肽,其功能类似于更大的防冻蛋白。这提供了一条新的、更容易合成的冷冻保护剂的途径。描述:利用病毒(噬菌体展示)来识别控制冰形成的10亿个分子中只有一个(肽8)。资料来源:华威大学

冰结合蛋白,包括防冻蛋白,由鱼类、昆虫和植物等许多物种产生,以防止冰造成的损害。即使是在大量过量的水(冰是固体形式)中,蛋白质也能实现识别并与冰结合的显著功能。新的抗冻蛋白通常是通过分离生物体而发现的。

在这项工作中,该团队采用了一种非常不同的方法,通过筛选数十亿种可能的肽来找到那些可以与冰结合的肽。这是通过噬菌体展示技术实现的,该技术利用病毒产生大量的肽,然后将那些与冰“结合”的肽分离出来。

利用这种方法,人们发现了一种只有14个氨基酸的环状肽(与典型的蛋白质相比非常短),可以与冰结合。该团队使用计算机模拟来了解肽是如何与冰结合的,这仅靠“湿”实验技术是不可能的。该团队还展示了这种短肽如何通过ace亲和纯化来帮助纯化其他蛋白质。

通过识别这些短肽,这意味着研究人员现在可以简单地制造(或购买)修饰肽,以了解和探索它们如何与冰相互作用,并帮助设计新的结构简化的低温保护剂,从而降低成本。

在《自然通讯》杂志上发表的论文《噬菌体展示中的极简环冰结合肽》中,瑞士EPFL领导的包括华威大学在内的国际团队演示了使用噬菌体展示来发现新的极简防冻肽,这是传统工具无法实现的。这将不允许数十亿潜在的结构被筛选。

华威大学化学系助理教授加布里埃尔·索索博士评论道:

“这项工作突出表明,即使这些肽的结构发生很小的变化,也会对它们控制冰的形成产生巨大的影响。”我们的计算机模拟使我们能够识别和理解这些结构变化的重要性——这是合理设计合成低温保护剂的关键一步。

“能够利用Gibson小组的实验工作和SCRTP的计算资源是一种特权。真的,如果你想了解冰是如何形成的,以及我们能做些什么来在这个过程中有发言权,沃里克是一个很好的地方。”

华威大学化学系和华威医学院教授马修·吉布森补充道:

“我们一直致力于开发合成工具来理解和干扰冰的生长过程,目的是帮助开发新的低温保护剂。这项工作非常令人兴奋,因为我们利用生物技术工具(噬菌体)发现了非常有效的环状小肽。

“这些肽易于合成和修饰,将加快我们在这一领域的研究。它还强调了华威日益增长的“团队冰”合作网络,将实验和计算研究结合在一起。我们也感谢华威国际科学研究所的支持,使Stevens博士得以访问我们来完成这项工作,这表明了支持国际科学合作的必要性。”

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高解像度图像可在以下网址下载:

https://warwick.ac.uk/services/communications/medialibrary/images/april_2021/gibson.sosso_crop.jpg


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