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Nat Cell Bio:“镜像”合成生物学技术提高抗体分子的治疗效果

来源:本站原创 2019-03-15 14:05

2019年3月15日 讯 /生物谷BIOON/ --来自德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家成功地以镜像形式重建了生物分子。研究人员的目标是创建一个镜像人工蛋白质合成系统。他们的目标是生产镜像治疗蛋白,如抗体,这些蛋白质可以防止体内生物分解,并且不会引起任何免疫反应。

几乎所有生物分子都存在两种不同的空间结构,它们彼此相关,如图像和镜像。这些分子称为对映体。就像一个人的右手和左手一样,它们不能相互叠加。根据分子旋转通过偏振光的方向,它们被称为D-对映体(右侧)或L-对映体(左侧)。虽然在自然界中发现的几乎所有蛋白质都是由L-氨基酸组成,但DNA和RNA是由D-分子构建的。


(图片来源:www.pixabay.com)

来自海德堡德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家正致力于以镜像形式合成生物分子。未来,他们打算构建不仅仅是单一的分子:“我们的长期目标是以镜像形式创建简单的人工生物系统,与自然界中的那些相对应,但不与环境相互作用,”项目负责人Jörg说。 

在他们目前的工作中,由Hoheisel领导的科学家已经能够从D-氨基酸生成DNA连接酶的镜像版本。连接酶将DNA片段连接在一起。镜像连接酶可以从同样的镜像DNA片段组成完整的镜像基因。更多的DNA复制DNA并将其转录成RNA也已经可以获得。 “这就是我们现在所做的,”Hoheisel报道。 “接下来,我们需要一个能够完成细胞内核糖体功能的镜像结构。”

核糖体是细胞中的大分子复合物,其负责将RNA链翻译成氨基酸链,从而产生蛋白质。 “一旦我们生成了镜像核糖体,我们就会编制一个简单的系统,使我们能够很容易地生产任何类型的蛋白质,”Hoheisel说。 “人工系统将独立于自然界,但在所有生物物理和化学特征方面都是相同的,并最终可能导致细胞的原型,镜像复制。”

虽然这仍然是更遥远的未来的愿景,但基础方法可能已经在不久的将来用于治疗目的,例如合成镜像抗体。今天,这些治疗性免疫蛋白是合成产生的并且用作治疗许多疾病(包括癌症)的药物。然而,患者的免疫系统可能产生针对治疗性抗体的身体抗体。 “对于身体来说,他们最终是外国入侵者,必须像病原体一样进行战斗,”Hoheisel解释说。 “由镜像D-氨基酸代替天然L-氨基酸组成的抗体药物可能不会引起任何免疫反应,因为免疫系统不识别D-分子。”

此外,镜像抗体可以在较长时间内具有治疗活性,因为它们在体内生物学上会非常缓慢地分解。它们也可以方便地作为药丸服用,因为体内的消化酶不会影响它们。(生物谷Bioon.com)

资讯出处:From mirror-image biology to enhanced therapeutic proteins

原始出处:Joachim Weidmann, Martina Schnölzer, Philip E. Dawson, Jörg D. Hoheisel. Copying Life: Synthesis of an Enzymatically Active Mirror-Image DNA-Ligase Made of D-Amino Acids. Cell Chemical Biology, 2019; DOI: 10.1016/j.chembiol.2019.02.008

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