科学家扩展工具箱以研究细胞功能

斯克里普斯研究所(TSRI)佛罗里达校区的科学家开发了一种研究蛋白质结构分子细节的新工具。他们最近在“ 美国国家科学院院刊”上发表的这项新研究探讨了如何利用进化来发现新的和有用的酶工具，称为蛋白酶。蛋白酶将蛋白质切割成较小的肽片，然后科学家可以对其进行分析，以确定蛋白质的特性以及细胞是否对可能改变其功能的蛋白质进行了化学变化。

该研究中开发的新蛋白酶有助于揭示这些化学变化，称为翻译后修饰。翻译后修饰是蛋白质从RNA翻译后对蛋白质的改变。“我们必须通过化学分析直接观察这些蛋白质修饰;我们无法从DNA序列中读出它们，”研究资深作者，TSRI副教授Brian M. Paegel解释道。

这些修饰可以显着改变蛋白质的稳定性和功能，并且不受调节的修饰可以导致疾病，例如癌症。因此，了解这些修饰的性质和位置对于药物发现的早期阶段至关重要。

科学家目前依靠一种称为质谱的技术来研究翻译后的修饰。通过质谱分析，科学家们可以分析多肽，看看它们的质量变化 - 有点像放大蛋白质，看看隐藏的细节。质量的意外变化可以表明翻译后修饰的发生。

今天，许多科学家使用一种名为胰蛋白酶的蛋白酶将蛋白质分解成多肽。由于很少有其他蛋白酶可用于质谱，胰蛋白酶已成为该领域的主力。然而，Paegel解释说，如果胰蛋白酶产生具有修饰位点的肽，那么抽奖是幸运的。所以Paegel和同事们认为有一个新工具直接在修改过的网站上切割是有用的。

为了解决这个问题，Paegel使用一种称为“定向进化”的技术开发了一种新的胰蛋白酶“突变体”。科学家们创造了数千种胰蛋白酶突变体，并测试了每种突变体在修饰位点切割蛋白质的能力。他们发现了一种可以切割瓜氨酸蛋白质的突变体，瓜氨酸是一种修饰形式。

Paegel认为这种新方法可用于绘制更广泛的翻译后修饰，他希望使用定向进化来发现针对许多其他翻译后修饰的蛋白酶。“我认为我们正处于爆炸式新型质谱仪工具的边缘，”他说。