Một số người có thể không xa lạ với origami, trong đó giấy được gấp phức tạp thành nhiều hình dạng khác nhau. Nhưng mọi người có biết rằng protein trong cơ thể con người cũng trải qua một quá trình gấp phức tạp có vai trò quan trọng đối với cấu trúc và chức năng của chúng không?
Trong một nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu từ Đại học Northwestern tại Hoa Kỳ và Viện Khoa học Công nghiệp tại Đại học Tokyo tại Nhật Bản đã làm sáng tỏ thêm về tính ổn định của quá trình gấp protein - xu hướng của protein duy trì hình dạng gấp của chúng - trong đó tính ổn định của quá trình gấp protein là yếu tố trung tâm trong các bệnh như ung thư, bệnh Alzheimer và xơ nang. Họ đã phát triển một phương pháp thông lượng cao mới, phân giải protein hiển thị cDNA, để đánh giá tính ổn định của quá trình gấp của gần một triệu protein trong một thí nghiệm duy nhất. Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trực tuyến vào ngày 19 tháng 7 năm 2023, trên tạp chí Nature với tiêu đề "Phân tích thực nghiệm quy mô lớn về tính ổn định của quá trình gấp protein trong sinh học và thiết kế".
Protein ban đầu được tạo ra từ một chuỗi axit amin đơn, sau đó gấp lại thành hình dạng ba chiều. Việc không gấp lại đúng cách hoặc duy trì cấu trúc ba chiều này có thể phá vỡ chức năng của protein và dẫn đến bệnh tật.
Do đó, hiểu được cách duy trì độ ổn định của quá trình gấp protein sẽ cung cấp những ý tưởng mới để nghiên cứu các bệnh liên quan đến protein gấp sai. Tuy nhiên, trước đây rất khó để đánh giá độ ổn định của quá trình gấp protein theo cách hiệu quả và quy mô lớn. Do đó, các tác giả này đã tìm cách phát triển một nền tảng để đánh giá độ ổn định của quá trình gấp protein theo cách có thể tái tạo và thông lượng cao.
Kotaro Tsuboyama, tác giả đầu tiên của bài báo, cho biết, "Chúng tôi bắt đầu bằng một kỹ thuật gắn protein vào DNA của chính chúng. Chúng tôi đã tạo ra một số lượng lớn các phức hợp protein-DNA này bằng cách sử dụng thư viện DNA và xử lý chúng bằng các enzyme phá hủy các protein không gấp nếp. Các protein nguyên vẹn có thể duy trì cấu trúc gấp nếp của chúng trong quá trình xử lý bằng enzyme sau đó được xác định bằng trình tự DNA."
Hình ảnh từ Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06328-6
Phương pháp này cho phép các tác giả này đánh giá tính ổn định của tối đa 900,000 trình tự protein trong một ống nghiệm duy nhất. Để nghiên cứu cách các thành phần trình tự riêng lẻ trong trình tự protein ảnh hưởng đến tính ổn định của quá trình gấp, họ đã sử dụng phương pháp này để phân tích một loạt các miền cấu trúc protein tự nhiên và nhân tạo.
Gabriel J. Rocklin của Đại học Northwestern, tác giả liên hệ của bài báo, cho biết, "Chúng tôi đã có thể xác định một số yếu tố góp phần vào tính ổn định của protein. Chúng tôi cũng sử dụng phương pháp của mình để phân tích tác động của các đột biến cụ thể trong trình tự protein và xác định các yếu tố quyết định tính ổn định trong các protein được thiết kế nhân tạo, do đó cung cấp những hiểu biết mới giúp thúc đẩy các phương pháp thiết kế protein trong tương lai."
Trong khi các phương pháp trước đây để đánh giá độ ổn định của protein chỉ giới hạn ở việc đánh giá các trình tự protein riêng lẻ, thì minh chứng cDNA về thủy phân protein này cho phép đánh giá nhiều protein trong một thí nghiệm duy nhất, cung cấp lượng thông tin chưa từng có về độ ổn định của protein. Phương pháp này có thể thúc đẩy sự phát triển của các mô hình dự đoán mới về gấp protein, do đó thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về các bệnh liên quan đến việc gấp protein sai.
