Ein team von Forschern, darunter der Northwestern Engineering Fakultät erweitert das Verständnis darüber, wie virus Schalen selbst zusammensetzen, ein wichtiger Schritt in Richtung der Entwicklung von Techniken, die Verwendung von Viren als Vehikel zu liefern, zielgerichtete Medikamente und Therapeutika im ganzen Körper.
Durch die Durchführung mehrerer Aminosäure-Substitutionen, die Forscher entdeckten Instanzen von epistasis, ein Phänomen, in dem sich zwei änderungen ergeben sich ein Verhalten unterscheidet sich von dem Verhalten, dass jede änderung führt einzeln auf.
“Wir fanden vorkommen, wo zwei separate Einzel-Aminosäure-Veränderungen verursacht das virus shell zu brechen, oder werden wirklich instabil, aber beide änderungen zusammen erzeugt eine stabile Struktur, die funktioniert besser als je zuvor”, sagte Danielle Tullman-Ercek, außerordentlicher professor der chemischen und biologischen Technik an der McCormick School of Engineering.
Das Papier mit dem Titel “Experimentelle Untersuchung von Koevolution in einem Self-Assembling-Teilchen” erschien am 19. März drucken Ausgabe der Biochemie. Tullman-Ercek diente als paper co-entsprechenden Autor zusammen mit Mitarbeiter Matthew Francis, professor der Chemie an der Universität von Kalifornien in Berkeley.
Die Arbeit baut auf frühere Studien, in denen Tullman-Ercek und Mitarbeiter entwickelten eine neue Technik, genannt SyMAPS (Systematische Mutation und Montiert Teilchen Auswahl), um zu testen, Variationen eines proteins durch eine bakterielle virus namens die MS2-Bakteriophagen. Durch den Ersatz der Aminosäuren eine zu einem Zeitpunkt, an dem MS2-protein-Kette, konnte das team untersuchen, wie das virus Gerüst war beeinflusst durch die verschiedenen Kombinationen, einschließlich der änderungen, erhalten die shell-Struktur oder brach es auseinander.
Die neueste Forschung stützt sich auf den Fortschritt des Teams mithilfe SyMAPS Analyse mehrerer Aminosäure-Veränderungen innerhalb des MS2-Partikel, die eine Voraussetzung um effektiv zu manipulieren, virus-Granaten in die Zukunft, Tullman-Ercek sagte. Forscher untersuchten jede Doppel-Aminosäure-Kombination entlang eines Polypeptid-Schleife befindet sich innerhalb der MS2 Gerüst und gemessen, wie das virus das Gerüst war betroffen.
Ein Faktor, der die Herstellung von epistasis war der Ausgleich des Aminosäuren-Gebühren, die ersetzt wurden, sagte Tullman-Ercek, Mitglied des Nordwestlichen Zentrum für die Synthetische Biologie. Der Wechsel von zwei positiv geladene Aminosäuren, zum Beispiel, verursacht die Teilchen abstoßen und auseinander brechen, aber balancing eine einzige positive Aminosäure-änderung mit einer separaten negative Ladung kompensiert den Schalter und erhalten die Stabilität.
“Es sah aus wie eine unberechenbare Wirkung, aber wenn man sich die Allgemeinen Tendenzen der Daten, haben wir gelernt, dass kostenlos ist wirklich wichtig, die balance zu halten,” Tullman-Ercek sagte. “Wir konnten nicht sehen, dass, basierend auf den Daten, die wir angesammelt mit den einzelnen änderungen, aber wir kamen zurück zu dieser charge balancing-Problem.”
Das team plant, erweitern, testen, um zu bestimmen, ob die Verhaltensweisen gefunden, die in die MS2-Partikel gelten ähnliche Viren.
“Es dauert Jahre, um die Optimierung jeder Komponente des virus Gerüst” Tullman-Ercek sagte. “Wir möchten die Zeit verringern, die es nimmt, um zu optimieren, die Liefer-Fahrzeug durch das lernen der Regeln, wie es montiert, so können wir schließlich bauen von Grund auf neu.”
Je nach Zweck oder Zielort im Körper, virus Gerüste erfordern die einzigartigen design-Eigenschaften. Ein virus eingesetzt, um das Gehirn zur Behandlung eines Tumors, zum Beispiel, müssen möglicherweise eine größere Stabilität in seiner Form als gesendet, um die Lunge. Umso allgemeiner die Regeln für das design, die größere Vielfalt der Teilchen konstruiert werden kann, und eingesetzt in die Zukunft.
“Wenn wir haben, zu optimieren, die Liefer-Fahrzeug für jeden einzelnen Fall, es wird Jahrzehnte dauern, um Fortschritte zu machen, so herauszufinden, die zugrunde liegenden Regeln, ist wichtig”, sagte Sie. “Es ist eine grundlegende Wissenschaft Projekt, aber es hat das Potenzial, um wirklich Auswirkungen auf die Gestaltung der viele zukünftige Therapien.”
Die Einsichten, die auch aufgefordert, die Mannschaft um die Frage, wie Ihre Strategie sein kann, gekoppelt mit dem, was bereits bekannt ist — und unbekannten-über die evolution.
“In der evolution, die Veränderungen bauen auf einander ein zu einer Zeit,” Tullman-Ercek sagte. “Wir machen diese Veränderungen bewusst, die in unserem Labor, was macht Sie Frage mich, wie die Natur erreicht diese epistatic Staaten mit Kombinationen, die produzieren würde negative Ergebnisse auf Ihre eigenen. Wir wollen das bauen für drug-delivery, aber die Resultate werfen interessante Fragen auf, wie änderungen, die optimiert sind, in der Natur zu beginnen.”
