단백질은 세포 내에서 방대한 기능을 수행하는 필수 분자 기계입니다. 그들은 화학 반응 촉매에서부터 분자 수송에 이르기까지 모든 것에서 중요한 역할을하며, 구조적지지를 제공한다. 그러나 단백질이 자신의 작업을 수행하는 정확한 메커니즘은 애매 모호하게 남아 치료 목적으로이를 조작하려는 노력을 방해합니다.
CRISPR-CAS9 유전자 편집 기술에 대한 획기적인 연구로 널리 알려진 분자 및 세포 생물학의 분자 및 세포 생물학 교수가 이끄는 연구팀은 Cryo-Electron Microscopy (Cryo-EM)라는 기술을 사용하여 작용하는 단백질의 상세한 이미지를 포착하기 위해 사용했습니다. Cryo-EM을 통해 연구원은 결정화 또는 기타 침습적 기술없이 자신의 상태에서 생물학적 분자를 시각화 할 수 있습니다.
Cryo-EM과 계산 모델링 및 생화학 적 분석을 결합함으로써, 연구자들은 단백질이 기능주기 동안 겪는 동적 형태 변화에 대한 고해상도 통찰력을 얻었습니다. 이러한 이해는 지정된 작업을 수행 할 때 단백질 내에서 복잡한 움직임과 상호 작용을 드러내는 일련의 스냅 샷을 캡처하는 것과 유사합니다.
Doudna는 성명서에서“많은 단백질의 경우 구조를 알고 있지만 우리는 구조를 알고 있지만, 우리는 그들이 어떻게 작동하는지 알지 못한다. 이러한 역동적 인 단백질 운동을 포착함으로써, 이제 우리는 단백질이 가장 근본적인 수준에서 어떻게 기능하는지 이해하기 시작할 수있다.
연구자들은 구체적으로 유전자 편집 및 조절에 관여하는 RNA- 유도 뉴 클레아 제 (RNA- 유도 뉴 클레아 제)라는 클래스에 초점을 맞추었다. cryo-EM을 사용하여, 그들은 이들 뉴 클레아 제가 특정 RNA 서열을 인식하고 결합하는지 관찰 한 다음, 세포 기능을 실행하기 위해 정확한 방법으로 RNA를 조작 할 수 있었다.
단백질 역학 및 메커니즘에 대한 이러한 상세한 이해는 새로운 약물과 치료법을 설계하는 데 즉각적인 영향을 미칩니다. 단백질의 복잡한 분자 안무를 해독함으로써, 과학자들은 이제 합리적으로 그들에게 유익한 기능을 향상 시키거나 유해한 활동을 억제하도록 설계 할 수 있습니다. 예를 들어,이 접근법은보다 효과적인 단백질 치료제, 산업 응용을위한 효소 및 단백질 기능 장애로 인한 질병 진단 도구의 개발로 이어질 수 있습니다.
Nature 저널에 발표 된이 연구의 결과는 단백질 기능을 이해하는 데 큰 발전을 나타내며 인간 건강과 생명 공학의 이점을 위해 이러한 분자 기계를 조작하기위한 강력한 툴킷을 제공합니다.
결론적으로, UC Berkeley의 연구원들이 달성 한 돌파구는 분자 수준에서 단백질 작동에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으켰습니다. Cryo-EM을 사용하여 단백질 역학 및 메커니즘을 시각화함으로써 과학자들은 이제 맞춤형 특성을 가진 단백질을 설계하고 엔지니어링 할 수있는 지식과 도구를 보유하여 치료 중재 및 기술 혁신을위한 새로운 길을 열었습니다.
