细菌可以合成一个非自然氨基酸

氨基酸是蛋白质的单个构件和生物系统正常工作是必不可少的。有20个氨基酸组成的蛋白质在所有生活标准系统,超过500种不同类型的其他氨基酸在自然界发现的,和大量的人造氨基酸。这些其他氨基酸可以帮助创建新的类型的药品和治疗。

现在,特拉华大学的研究人员在实验室中Aditya Kunjapur,工程学院助理教授的化学与生物分子工程系,工程细菌合成的一种氨基酸,包含一个罕见的官能团,其他人所产生影响的监管我们的免疫系统。研究人员还教一个菌株创建氨基酸并将其在特定网站内目标蛋白质。这些发现发表在化学生物学性质提供一个基础,在未来发展中独特的疫苗和免疫疗法。

Kunjapur实验室使用合成生物学和基因工程工具来创建微生物可以合成不同类型的化合物,分子,特别是与官能团或属性本质上不能很好地代表。

在这项研究中,研究人员关注para-nitro-L-phenylalanine (pN-Phe),非标准氨基酸,既不是一个20标准氨基酸也被观察到。pN-Phe已经被其他研究小组帮助免疫系统回应蛋白质,它通常不回应。

“硝基化学官能团价值属性和被人的利益正试图重建新陈代谢,“Kunjapur说。“pN-Phe也有着不错的历史文献中,它可以添加到一个蛋白质的老鼠,老鼠救回,和免疫系统将不再容忍蛋白质的原始版本。这种能力已经承诺所引起的疾病的治疗或预防流氓蛋白质免疫系统难以锁定。”

遗传密码的扩张方法允许研究人员增加可用的“字母”氨基酸编码DNA。通过与基因代码膨胀耦合代谢工程技术,研究人员能够创建一个系统,自主生产氮化蛋白质。

“由于硝基官能团化学、氨基酸,我们选为这个项目的目标是非常规的,和许多科学家在我们现场可能没有预期,它可以使用生物合成,“Kunjapur说。

本研究的下一步是优化他们的方法合成大量的蛋白质硝化和扩大这项工作到其他微生物。长期目标是进一步完善这个平台应用程序相关的疫苗或免疫疗法,努力Kunjapur的支持2021年AIChE Langer奖和2022年美国国立卫生研究院的主任的新创新者奖。进一步支持这一长期目标,Kunjapur和尼尔·巴特勒,博士生和第一作者,与硝基生物科学。

“我认为意义是有趣的,你可以把细菌中央新陈代谢,它能够产生不同的化合物,和一些修改你能够扩大其化学,”巴特勒说。“硝基在生物学和功能是罕见缺席标准的20种氨基酸,但我们展示了细菌的新陈代谢是足够可塑的可以重新创建和集成这个功能。”

Kunjapur补充道,“细菌是潜在有用的药物运载工具。我们认为我们已经创建了一个工具,可以利用细菌的能力产生目标抗原在体内,利用硝化能力的一束光照耀在这些抗原同时。”

参考:林巴特勒ND,森年代,布朗磅,M, Kunjapur。平台的分布式生产合成蛋白质硝化的我n活细菌。Nat化学杂志。2023年。doi:10.1038 / s41589 - 023 - 01338 - x

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