Diseño de novo de proteínas de unión a péptidos modulares mediante el emparejamiento en superhélice

Área de la Ciencia:

• Ingeniería de proteínas
• Biología estructural
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• El diseño de proteínas de unión peptídica específicas de la secuencia es crucial para la proteómica y la biología sintética.
• Los desafíos incluyen péptidos que carecen de estructuras definidas y la necesidad de formar enlaces de hidrógeno con grupos de columna vertebral de péptidos enterrados.

Objetivo del estudio:

• Diseñar nuevas proteínas compuestas de unidades repetitivas que se unen a péptidos con secuencias repetitivas.
• Establecer una correspondencia uno a uno entre las unidades de repetición de proteínas y las unidades de repetición de péptidos para la unión específica.

Principales métodos:

• Se utilizó el hashing geométrico para identificar esqueleto de proteínas y arreglos de acoplamiento de péptidos compatibles.
• Centrado en enlaces de hidrógeno bidentados entre las cadenas laterales de proteínas y la columna vertebral del péptido.
• Se han optimizado las secuencias restantes de proteínas para la estabilidad y la unión a los péptidos.

Principales resultados:

• Proteínas de repetición diseñadas con éxito que se unen a seis diferentes secuencias de repetición de tripeptídeos en conformaciones de poliprolina II.
• Las proteínas demostraron hiperestabilidad y se unieron a cuatro a seis repeticiones en tándem de péptidos objetivo con afinidades nanomolares a picomolares.
• Las estructuras cristalinas confirmaron interacciones repetitivas diseñadas, incluidas las escaleras de enlaces de hidrógeno entre las cadenas laterales de proteínas y las columnas vertebrales de péptidos.
• Se logró la especificidad para las secuencias de péptidos no repetitivas y las regiones desordenadas de las proteínas nativas mediante el rediseño de las interfaces de unión.

Conclusiones:

• Desarrolló una estrategia robusta para diseñar proteínas de unión a péptidos específicas de la secuencia basadas en unidades repetitivas.
• Las proteínas diseñadas exhiben una alta afinidad, estabilidad y especificidad, con potencial para amplias aplicaciones.
• Demostró la viabilidad de la ingeniería de las interacciones proteína-péptido para aplicaciones biológicas avanzadas.