Jaħdmu 13 minn 69 disinn ta’ proteażi

Ir-riċerkaturi ħolqu mill-bidu molekuli ta’ proteini li jaqtgħu rabta magħżula fil-katina ta’ proteina oħra. Minn 69 kandidat li ppurifikaw u ttestjaw fil-laboratorju, 13 qatgħu l-mira maħsuba għalihom (Nature). Il-qtugħ ta’ proteina f’post magħżul minnek huwa wieħed mill-modi kif iċ-ċelloli jikkontrollaw liema proteini jkunu attivi. Għalhekk, għodda li tagħmel dan meta jkun hemm bżonn tippermetti lill-bijoloġi jintervjenu f’dik is-sistema minflok sempliċement josservawha.

Għaliex din ir-rabta tant diffiċli biex tinkiser

Proteina hija katina ta’ aċidi amminiċi miżmuma flimkien b’rabtiet peptidiċi. Dawn ir-rabtiet ma jinkisrux faċilment waħedhom: jekk tpoġġi proteina f’ilma newtrali, ir-rabtiet jistgħu jibqgħu sħaħ għal sekli (Radzicka and Wolfenden).

Iċ-ċelloli xorta waħda jkissru dawn ir-rabtiet il-ħin kollu, bl-użu ta’ enzimi msejħa proteażijiet. Enzima hija proteina li tħaffef reazzjoni kimika; il-proteażijiet huma speċjalizzati fil-qtugħ ta’ proteini oħra. Is-sigriet tagħhom huwa l-pożizzjonament. Il-gruppi kimiċi reattivi jridu jkunu f’distanza u angolu preċiżi mir-rabta eżatta li se tinqata’, u jinżammu hemm sakemm isseħħ ir-reazzjoni. Jekk il-ġeometrija tkun żbaljata bi frazzjoni ta’ nanometru, ma jiġri xejn.

Din kienet l-isfida vera li ħadet fuqha t-tim. Ma vvintawx kimika ġdida. Ħadu l-kombinazzjoni reattiva li diġà jużaw il-proteażijiet naturali taċ-ċisteina—amino aċidu li fih il-kubrit, iċ-ċisteina, attivat minn istidina fil-qrib—u ppruvaw jibnu proteina ġdida sħiħa madwarha biex iżommu kollox f’postu (Nature).

Disinn ta’ forma li żżomm il-kimika f’postha

Hawn tidħol il-parti komputazzjonali. It-tim uża għodod tal-IA biex joħloq forom ta’ proteini: il-forma tridimensjonali li fiha tintewa katina ta’ aċidi amminiċi. Imbagħad għażel sekwenzi ta’ aċidi amminiċi li x’aktarx jagħtu dawk il-forom, u fl-aħħar bassar jekk kull sekwenza kinitx se tintewa tassew kif riedu (ProteinMPNN paper). Is-softwer naqqas firxa enormi ta’ possibbiltajiet għal għadd ta’ disinni li laboratorju seta’ jipproduċi u jittestja. L-esperimenti fil-laboratorju wrew x’ħadem.

Ir-riżultat huwa aktar minn sempliċi kopja minħabba kemm il-proteini lesti jidhru differenti. L-istruttura ta’ madwar il-parti reattiva ma tixbahx lil dik tal-proteażijiet naturali (Nature). Il-kimika hija mislufa; l-istruttura li żżommha f’postha mhijiex. It-tim ikkonferma dan billi kabbar kristalli ta’ diversi disinni u ddetermina l-istrutturi atomiċi tagħhom, li kienu jaqblu mat-tbassir tal-kompjuters.

Mit-tubu tat-test għal ċellola ħajja

Testijiet fil-laboratorju wrew li d-disinni qatgħu l-miri tagħhom. It-tim kompla pass ieħor u ttestjahom fiċ-ċelloli tal-mammiferi. Daħħal l-istruzzjonijiet ġenetiċi kemm għall-proteażi ddisinjata kif ukoll għal proteina fil-mira, imbagħad fittex evidenza li seħħ il-qtugħ (preprint).

Dan il-pass huwa importanti għax tubu tat-test huwa ambjent tolleranti. Ċellola hija mimlija molekuli li jikkompetu ma’ xulxin, u proteina li ma tagħrafx tista’ tintewa ħażin jew tinqered. Enżima ddisinjata li tibqa’ ħajja f’dan l-ambjent u xorta tagħmel xogħolha tkun għelbet ostaklu tassew.

Ta’ min inkunu preċiżi dwar xi jfissru 13 minn 69. Dawn ma kinux 69 tentattiv każwali: kienu kandidati li s-softwer kien diġà ffiltra, u mbagħad ġew ippurifikati u ttestjati (Nature). Għalhekk, iċ-ċifra turi kemm-il darba jaħdem disinn magħżul bir-reqqa—iċ-ċifra importanti jekk trid terġa’ tħaddem il-proċess. Il-biċċa l-kbira tat-tentattivi xorta fallew, u d-disinni huma inqas attivi mill-enzimi naturali li l-kimika tagħhom jimitaw (Ars Technica). Ir-riċerkaturi jaħsbu li l-gruppi reattivi tagħhom għadhom mhumiex pożizzjonati bi preċiżjoni daqs dik li tikseb l-evoluzzjoni.

L-appell ta’ din l-idea huwa ċar. Ħafna mard jinvolvi proteina li tagħmel xi ħaġa ta’ ħsara, u għodda li tista’ taqta’ proteina magħżula tkun mod kif titfiha (GeekWire). L-esperimenti juru li kimika magħrufa għall-qtugħ tal-proteini tista’ taħdem f’forom ġodda ta’ proteini ddisinjati. L-użu mediku għadu ma ġiex ittestjat.