Τι είναι η πρωτεϊνική μηχανική;

Η πρωτεϊνική μηχανική είναι μια μέθοδος που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη νέων τύπων πρωτεϊνών.Αυτός ο τομέας της επιστήμης είναι σχετικά καινούργιος και οι πρωτότυποι τρόποι συνδυασμού των πρωτεϊνικών στοιχείων εξακολουθούν να μελετώνονται και να ανακαλύπτονται από ερευνητές.Αυτός ο τύπος μηχανικής επιτρέπει την ανάπτυξη υλικών με συγκεκριμένες δυνάμεις ή χαρακτηριστικά.Μερικοί ερευνητές προτιμούν μια προσέγγιση έναντι του άλλου, ωστόσο και οι δύο μέθοδοι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό νέων δομών πρωτεϊνών.Ο ορθολογικός σχεδιασμός βασίζεται σε ολοκληρωμένη γνώση του τρόπου με τον οποίο κατασκευάζεται μια υπάρχουσα πρωτεΐνη.Η κατευθυνόμενη εξέλιξη, αντίθετα, χρησιμοποιεί τυχαίες αλλαγές πρωτεϊνών και μπορεί να εκτελεστεί χωρίς να γνωρίζει κάθε λεπτομέρεια της δομής μιας πρωτεΐνης.

Κάθε προσέγγιση στην πρωτεϊνική μηχανική έχει τόσο πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.Ο ορθολογικός σχεδιασμός επιτρέπει στους επιστήμονες να αλλάζουν τη δομή μιας πρωτεΐνης με έναν προβληματικό τρόπο και είναι μια σχετικά φθηνή διαδικασία.Αυτή η τεχνική απαιτεί από τους εμπειρογνώμονες να έχουν ένα λεπτομερές δομικό σχέδιο κάθε πρωτεΐνης που τροποποιείται, το οποίο δεν είναι πάντα διαθέσιμο.

Η κατευθυνόμενη μέθοδος Evolution Protein Engineering χρησιμοποιεί δοκιμή και σφάλμα και δεν χρειάζεται πλήρη δομικό χάρτη.Αυτή η μέθοδος είναι συχνά χρονοβόρα και δαπανηρή, λόγω της απαίτησης ότι κάθε νέος συνδυασμός πρωτεϊνών πρέπει να δοκιμαστεί και μόνο μερικές από τις δημιουργημένες δομές είναι κατάλληλες για χρήση.Παρά το κόστος, η κατευθυνόμενη εξέλιξη συχνά επιτρέπει στους ερευνητές να συναντούν πολύτιμους συνδυασμούς πρωτεϊνικών δομών που διαφορετικά δεν θα ανακαλυφθούν.

Ο σχεδιασμός πρωτεΐνης επιτρέπει στους επιστήμονες να δημιουργούν μοναδικά υλικά που δεν εμφανίζονται στη φύση.Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτόν τον τύπο μηχανικής για να συνδυάσουν την φθορίζουσα πρωτεΐνη από μια μέδουσα με μια άλλη πρωτεΐνη από ανθρώπινα κύτταρα, για παράδειγμα.Η προκύπτουσα ουσία δημιουργεί μια πράσινη λάμψη και μπορεί να εντοπιστεί καθώς αλληλεπιδρά με τα ζωντανά κύτταρα.Αυτό παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας των πρωτεϊνών στο ανθρώπινο σώμα και βοηθά τους ερευνητές στη δημιουργία νέων φαρμάκων και διαδικασιών.

Ένα άλλο παράδειγμα πρωτεϊνικής μηχανικής είναι η ανάπτυξη τροποποιημένης ινσουλίνης.Οι επιστήμονες έχουν συνδυάσει διαφορετικές δομές πρωτεϊνών για να δημιουργήσουν ουσίες ινσουλίνης ταχείας δράσης και αργής δράσης.Και οι δύο αυτές παραλλαγές του ανθρώπου είναι πολύτιμες για άτομα με διαταραχές ινσουλίνης, όπως ο διαβήτης. Οι νέες πρωτεΐνες είναι επίσης χρήσιμες σε βιομηχανικές εφαρμογές.Οι εγκαταστάσεις παραγωγής, για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιούν μηχανικές πρωτεΐνες που είναι ανθεκτικές σε συγκεκριμένες χημικές ουσίες.Οι ειδικοί μπορούν να συνδυάσουν τις δομές ισχυρών πρωτεϊνών για να δημιουργήσουν νέες, εξαιρετικά ισχυρές ουσίες.Στο μέλλον, ο σχεδιασμός πρωτεϊνών μπορεί να είναι ένα σημαντικό μέρος σχεδόν κάθε πεδίου.