Кіріспе

Молекулалық биологияның саласы. Рибосомалық дисплей – қажетті лигандқа байланыса алатын ақуыздарды жасау үшін in vitro жағдайында ақуыз эволюциясын жүзеге асыруға қолданылатын әдіс. Бұл процестің нәтижесінде өздерінің мРНҚ-сымен байланыстырылған трансляцияланған ақуыздар пайда болады, олар таңдау кезеңінде бекітілген лигандқа байланысу үшін кешен ретінде қолданылады. Жақсы байланысатын мРНҚ-ақуыз гибридтері кейін кері транскрипцияланып, сДНК-ға айналады және олардың тізбегі ПТР арқылы күшейтіледі. Соның нәтижесінде, берік байланысатын ақуыздарды жасауға қолданылатын нуклеотидтік тізбек пайда болады.

Рибосомаларды көрсету процесі

Рибосомалық дисплей полипептидтерді кодтайтын ДНК тізбегінің бастапқы кітапханасымен басталады. Әрбір тізбек транскрипцияланады, содан кейін полипептидке in vitro аударылады. Дегенмен, белгілі бір байланыстыратын ақуыздар кітапханасын кодтайтын ДНК кітапханасы, оның соңына дейін тоқтату кодоны болмайтын аралық тізбекке генетикалық түрде біріктіріледі. Тоқтату кодонының болмауы босату факторларының байланысуына және трансляциялық кешеннің ыдырауына кедері келтіреді. Осылайша, аралық тізбек пептидилтРНК-ға бекітіліп, рибосомалық туннельді алып, қызығушылық тудыратын ақуыздың рибосомадан шығып, бүктелуіне мүмкіндік береді. Нәтижесінде мРНК, рибосома және ақуыз кешені пайда болады, ол беттік лигандпен байланыса алады. Бұл кешен температураны төмендету және Mg2+ сияқты катиондар қосу арқылы тұрақтандырылады. Келесі байланысу немесе скрининг кезеңдерінде кешен беттік лигандқа ұсынылады. Бұл бірнеше тәсілмен жүзеге асырылуы мүмкін, мысалы, лиганд бар шайыр төсегі бар аффиниттік хроматография бағанасын, қозғалмайтын беттік лигандпен жабдықталған 96 ұңғымалық пластинаны немесе лигандпен қапталған магниттік бөлшектерді пайдалану. Жақсы байланысқан кешендер бекітіледі. Кейін, жоғары тұз концентрациясы, хелаттаушы заттар немесе ақуыздың байланысу мотивімен кешен түзететін жылдам лигандтар арқылы байланыстырғыштардың элюциясы мРНК-ның диссоциациясына мүмкіндік береді. Содан кейін мРНК кері транскрипцияланып, кДНК-ға айналдырылып, мутагенезге ұшырауы және одан да жақсы байланыстырғыштарды бөліп алу үшін күшейтілген таңдау қысымымен процеске қайтадан енгізілуі мүмкін.

Рибосомалардың пайдасы

Белсенің алғашқы түрі кешенге бекітілгенде, рибосомалық дисплей процестері нуклеотидтік гибридтеуге байланысты талдауларда кең таралған микромассивтерді, пептидтік моншақтарды немесе көп ұңғымалы реттілік бөлінуді өткіріп жібереді және қажет болғанға дейін реттілікті шешіп алмай, байланысты белоктарды күшейтуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бұл әдіс үлкен, шоғырланған реттілік әртүрлілігінің жиынтығын, тігістерсіз жасауға және осы реттіліктердің ыдырауына, гибридтеуіне және бір-бірімен реттілік кеңістігіндегі тігістерді тудыратын әрекеттесулеріне жол бермейді. Бұл антиденелер мен белок терапиялық құралдарын жасауда сәтті қолданылған және осы салаларда кеңінен қолданылуда. In vitro белок эволюциясының бәсекелес әдістері – фаг дисплейі, ашытқы дисплейі, бактерия дисплейі және мРНК дисплейі. (Mattheakis, Bhatt және Dow) Бұл әдіс толығымен in vitro орындалғандықтан, басқа іріктеу технологияларына қарағанда екі маңызды артықшылығы бар. Біріншіден, кітапхананың әртүрлілігі бактериялық жасушалардың трансформация тиімділігімен шектелмейді, тек сынақ түтігіндегі рибосомалар мен әртүрлі мРНК молекулаларының санымен ғана шектеледі. Екіншіден, кездейсоқ мутацияларды әрбір іріктеу раундынан кейін оңай енгізуге болады, себебі ешқандай әртүрлендіру қадамынан кейін кітапхананы трансформациялау қажет емес. Бұл байланыстыратын белоктардың бағытталған эволюциясын бірнеше буын бойы жеңілдетуге мүмкіндік береді. Кітапханалардан белоктарды іріктеудің алғы шарты – генотиптің (РНК, ДНҚ) және фенотиптің (белок) байланысы. Рибосомалық дисплейде бұл байланыс in vitro трансляция кезінде рибосома, мРНК және жаңадан түзілген, дұрыс бүлінген полипептидтен тұратын кешенді тұрақтандыру арқылы жүзеге асырылады. Рибосомалық кешендерге беттік нысанаға байланысуға рұхсат етіледі. Байланбаған кешендер жуылып кетеді, ал байланыстыратын полипептидті көрсеткен кешендердің мРНК-сы қалпына келтіріледі, соның нәтижесінде байланыстыратын полипептидтердің генетикалық ақпараты талдау үшін қолжетімді болады.