Keterbatasan metode untuk menentukan struktur protein – Sains Terkini


Sebuah studi baru oleh ahli kimia di University of Arkansas menunjukkan bahwa kristalografi sinar-X, metode standar untuk menentukan struktur protein, dapat memberikan informasi yang tidak akurat tentang seperangkat protein kritis – yang ditemukan dalam membran sel – yang pada gilirannya dapat mengarah pada desain obat yang buruk dan tidak efisien.

Temuan para peneliti dipublikasikan hari ini di Laporan Ilmiah, sebuah publikasi Nature.

"Dua pertiga dari semua obat, termasuk yang digunakan untuk kemoterapi, protein target ditemukan pada membran sel," kata Mahmoud Moradi, asisten profesor kimia dan biokimia di J. William Fulbright College of Arts and Sciences. "Sayangnya, kristalografi sinar-X, standar emas untuk menentukan struktur protein, memiliki banyak keterbatasan ketika berhadapan dengan yang ditemukan dalam membran seluler. Pekerjaan kami menunjukkan, dan dalam banyak cara, menjelaskan keterbatasan ini."

Dianggap sebagai molekul pekerja keras sel, protein bertanggung jawab untuk hampir setiap tugas dalam sistem kehidupan. Beberapa protein hidup di dalam sel, dan beberapa berada di membran sel, lapisan luar lipid yang memisahkan sel dari lingkungan luarnya. Protein membran sangat penting karena mereka mengatur pertukaran informasi dan bahan antara sel dan lingkungannya, tugas vital untuk bertahan hidup dan fungsi normal sel karena setiap gangguan dalam fungsi protein dapat menyebabkan penyakit.

Studi tentang fungsi protein diperlukan untuk memahami dasar molekuler penyakit. Untuk melakukan ini, para peneliti mengandalkan kristalografi sinar-X, alat utama untuk menentukan bentuk dan struktur protein. Kristalografi sinar-X juga penting untuk tujuan merancang obat yang secara efisien memanipulasi fungsi protein. Namun, studi struktur protein membran sulit karena lingkungan asli mereka tidak kompatibel dengan kristalografi sinar-X. Para peneliti harus menghapus protein dari lingkungan asli mereka dan menempatkannya di lingkungan lipid buatan sebelum menerapkan teknik ini.

Moradi dan Thomas Harkey – seorang mahasiswa sarjana pada waktu itu dan sekarang seorang mahasiswa kedokteran di Universitas Arkansas untuk Ilmu Kedokteran – mengatasi masalah ini dari sudut yang berbeda. Selama kira-kira dua tahun, mereka menggunakan superkomputer di Arkansas High Performance Computing Center untuk menjalankan komputasi kontinu, tingkat mikrodetik yang mensimulasikan dinamika molekul YidC2, sebuah protein membran dengan loop sitoplasmik yang secara kristalografi tidak terselesaikan dalam struktur molekulnya. Loop sitoplasma diketahui memiliki signifikansi fungsional dalam protein membran.

Simulasi Moradi dan Harkey menunjukkan bahwa loop sitoplasma YidC2 menstabilkan seluruh protein, khususnya wilayah C1, area yang berpotensi penting untuk desain obat. Headgroup lipid yang sangat polar atau bermuatan berinteraksi dengan dan menstabilkan loop. Temuan ini menunjukkan bahwa loop protein membran yang tidak terselesaikan bisa menjadi penting untuk stabilisasi protein, meskipun struktur molekulnya kurang.

"Biasanya, jika bagian dari protein tidak diselesaikan dalam kristalografi sinar-X, itu ditafsirkan sebagai kekurangan struktur tertentu," kata Moradi. "Kami menunjukkan bahwa untuk protein membran dan khususnya bagian dari protein yang berinteraksi dengan membran sel, interpretasi ini tidak akurat dan dapat menyesatkan. Kami berpikir bahwa penjelasan alternatif untuk gangguan tersebut adalah bahwa protein tersebut tidak dipelajari dalam bahasa aslinya. lingkungan membran. "

Moradi mengatakan hasil mereka juga menunjukkan bahwa kimia komputasi dan teknologi superkomputer dapat digunakan untuk memodelkan protein membran lebih akurat di lingkungan yang meniru lingkungan fisiologis mereka.

Referensi:

Material disediakan oleh Universitas Arkansas. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.