La ingeniería combinatoria de proteínas basada en la estructura ( SCOPE ) es una técnica de biología sintética para crear bibliotecas de genes ( linajes ) de composición definida diseñadas a partir de restricciones estructurales y probabilísticas de las proteínas codificadas. El desarrollo de esta técnica fue impulsado por cuestiones fundamentales sobre la estructura , función y evolución de las proteínas , aunque la técnica es generalmente aplicable para la creación de proteínas manipuladas con propiedades comercialmente deseables. El viaje combinatorio a través del espacio-tiempo secuencial es el objetivo de SCOPE. [ cita requerida ]
Descripción
En sus inicios, SCOPE se desarrolló como una técnica de recombinación independiente de homología para permitir la creación de múltiples bibliotecas cruzadas a partir de genes relacionados lejanamente. En esta aplicación, se ideó una estrategia de diseño de “ tectónica de placas de exón ” para ensamblar elementos de estructura “equivalentes” ( placas continentales ) con variabilidad en las uniones que los unen ( líneas de falla ) para explorar el espacio proteico global. Para crear la biblioteca de genes correspondiente, el esquema de reproducción de Gregor Mendel se adaptó a una estrategia de PCR para cruzar genes híbridos selectivamente, un proceso de endogamia iterativa para crear todas las combinaciones posibles de segmentos codificantes con enlaces variables. La complementación genética en E. coli sensible a la temperatura se utilizó como sistema de selección para identificar con éxito las polimerasas de ADN híbridas funcionales de arquitectura mínima con fenotipos mejorados .
A continuación, se utilizó SCOPE para construir un linaje de enzimas sintéticas , que se caracterizó bioquímicamente para recapitular la divergencia evolutiva de dos enzimas modernas. La rápida evolución de la diversidad química en las terpeno sintasas se demostró a través de procesos similares tanto al gradualismo darwiniano como a la saltación : algunas vías mutacionales muestran cambios continuos y aditivos, mientras que otras muestran saltos drásticos entre especificidades de productos contrastantes con pasos mutacionales únicos. Además, se ideó una métrica para describir la distancia química de los pasos mutacionales para derivar una filogenia basada en sustancias químicas que relaciona la variación de secuencia con la producción química. Estos ejemplos establecen SCOPE como un método estandarizado para la construcción de bibliotecas de genes sintéticos a partir de secuencias parentales cercanas o lejanas para identificar la novedad funcional entre las proteínas codificadas.
Ver también
Otras lecturas
- O'Maille PE, Bakhtina M, Tsai MD (agosto de 2002). "Ingeniería combinatoria de proteínas basada en estructura (SCOPE)". Revista de Biología Molecular . 321 (4): 677–91. doi : 10.1016 / S0022-2836 (02) 00675-7 . PMID 12206782 .
- O'Maille PE, Tsai MD, Greenhagen BT, Chappell J, Noel JP (2004). "Síntesis de la biblioteca de genes por ingeniería combinatoria de proteínas basada en estructuras". Métodos en enzimología . 388 : 75–91. doi : 10.1016 / S0076-6879 (04) 88008-X . ISBN 9780121827939. PMID 15289063 .
- O'Maille PE, Malone A, Dellas N, Andes Hess B, Smentek L, Sheehan I, Greenhagen BT, Chappell J, Manning G, Noel JP (octubre de 2008). "Exploración cuantitativa del paisaje catalítico que separa sesquiterpeno sintasas de plantas divergentes" . Biología química de la naturaleza . 4 (10): 617–23. doi : 10.1038 / nchembio.113 . PMC 2664519 . PMID 18776889 .
enlaces externos
- Patente SCOPE