Receptor és szenzor fehérjék számítógépes tervezése Összeállította: Kiss Lóránd 2009.április.24. Bioinformatika szakirodalmi tanulmányok

Receptor tervezés Molekuláris felismerések manipulációja Alapvetően fontos eljárás: –Alap biológiai tanulmányokhoz –Biotechnológiai alklamazásokban (enzim, bioszenzor gyártás…) Nagy kihívás Fehérje szerkezet és funkció változása A tervezett receptorok bioaktivitása lehetővé teszi a számítógépes tervezést

Receptor tervezés A specifikus kompex képzések alapelve jó ismert: –Kulcs-zár illeszkedés a ligand és receptor között –Struktúrák amik elsődlegesen meghatározzák a kapcsolatokat(hidrogén hidak, sztérikus kapcsolatok) Sokáig csak a fémcentrumokra korlátozódott Újabban lehetséges kisebb molekulákra is tervezni receptorokat (TNT, laktát, szerotonin)

Nagy felbontású 3D struktúrákkal dolgoznak Fontos aminosav szekvenciák felismerése algoritmusokkal Nagyon sok receptor-ligand kötést kombinál mutáns aminosav részletekkel A kombinatorikai nehézségek megoldására algoritmus alapú dead-end eliminációs teóriát használnak (global minimum felismerés, Lennard-Jones potenciál…) Receptor tervezés

Maltóz receptor átalakítása cink bioszenzorrá Maltóz kötő fehérje (MBP) Escherichia Coli periplazmatikus fehérjéje az MBP Kemotaxis és ligand transzport Két domain és köztük a ligand kötő hely Módszerek Tervezés (His 3 ·Zn helyek keresése) Mutagenezis Fehérje expresszió Fluoreszcencia vizsgálat

DEZYMER program segítségével kerestek His 3 ·Zn helyeket A program 20 helyet prediktált Ebből négyet lehetett direkt mutagenezisel előállítani (A1, A2, B1, B2) Az A hely elvesztette maltóz kötő tulajdonságait a B hely viszont nem Maltóz receptor átalakítása cink bioszenzorrá Tervezés I domain - sárga; II domain – kék; fluorofór- kék gömb A1,A2-piros;B1-narancs;B2-rózsaszín

Egyszerre két cink kötő centrummal lehet a receptort feltölteni Először ezeket kombinálják A B2 sztérikusan inkompatibilis az A1 és A2-vel A B1 csak az A2-vel kompatibilis Tehát a két kötő centrum kombináció: A2B1 Tervezés: Zn 2+ kötő helyek kombinálása

Tervezés: elsődleges koordinációs térszerkezet optimalizálása A kötőhely belső koordinátáinak javítása Csak az A kötőhelyen végeztek optimalizálást Hisztidin fontosságát vizsgálták az A1 és A2 helyen, alaninal helyettesített mutagenezissel

Az előzőek alapján megállapították a lényeges aminosavakat Az A1 kötőhelyen: 155 I Az A2 kötőhelyen: 340 I Ezekre csináltak mutánsokat és vizsgálták a cink affinitását a fehérjéhez Tervezés: elsődleges koordinációs térszerkezet optimalizálása E – glutamát Y – tirozin W - triptofán

Konformáció egyensúly manipulálása Úgy változtatjuk meg a molekulát hogy a konformációs egyen súlya a zárt forma felé legyen eltolva

Napjainkban Sikerült bonyolultabb ligandokra is receptorokat tervezni Például : TNT, laktát, ribóz, piruvát….

Összefoglalás Drasztikusan megváltoztatható a receptorok specifitása Szelektíven felismeri és kapcsolódik a ligandhoz Így fontos anyagok megfoghatók a tervezéssel létrehozott receptorokkal Rengeteg különböző receptor fehérjét és ligandot lehet alkalmazni A fehérjék rejtett folyamatai feltárhatók a módszerrel Felhasználható: –Bioszenzorok létrehozására –Sejt alapú szenzorokban –Génregulációra –Szignáltranszdukciós utak szabályozására

Köszönöm a figyelmet