基于in silico的计算设计的生物传感器的重新设计,具有改变的信号模式和改进的动态范围

科学领域:

• 生物分子工程 生物分子工程
• 计算生物学 计算生物学
• 蛋白质设计 蛋白质设计

背景情况:

• 生物分子传感器的合理设计需要对结合亲和和检测机制进行定制控制.
• 生物传感器设计的现有计算方法在微调这些特性方面面临挑战.
• 检测MOS的生物传感器是有价值的工具,但对于特定的应用需要进一步的工程.

研究的目的:

• 重新设计一个计算设计的光MOS检测生物传感器,以改变其带结合亲和力.
• 分析重新设计的生物传感器的基础传感机制.
• 为了证明蛋白质结构动态对于合理的生物传感器设计的实用性.

主要方法:

• 氨基酸替代物被引入蛋白质支架 (MalX) 中,以创建一组具有不同结合亲和度的生物传感器.
• 非破坏性结合位点的计算识别 (CINC) 管道被用于in silico分析.
• CINC使用分子动力学模拟和定制算法来评估氨基酸水平上的蛋白质结构动力学.

主要成果:

• 产生了一个具有超过五个数量级的结合亲和度的生物传感器集.
• 基于局部形状变化,确定了两个不同的输出模式",ligand-sensing"和"apo-sensing".
• 这项研究表明,可以设计单个氨基酸残留动态来控制光报告属性.

结论:

• 蛋白质结构动力学是可以设计的特征,可以合理地改变生物传感器光报告.
• CINC工作流提供了一个平台,用于在形设计定制生物分子工具,具有特定的动态特性.
• 这项工作推动了具有可调节亲和度和检测机制的生物分子传感器的合理设计.