治疗糖尿病的胰岛素和治疗血友病的凝血因子等药物在实验室里很难合成。这些药物是基于治疗性蛋白质的，因此科学家们把细菌改造成微小的蛋白质制造工厂。但是，即使在细菌或其他细胞的帮助下，为医学或商业应用生产蛋白质的过程也是费力和昂贵的。
现在，位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员发现了一种方法，可以使蛋白质的产量增加一千倍。这项研究结果发表在12月18日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上，它可能有助于提高产量，降低某些以蛋白质为基础的药物、疫苗和诊断方法的生产成本，以及用于食品、农业、生物材料、生物能源和化学工业的蛋白质。
该研究的资深作者、细胞生物学和生理学副教授Sergej Djuranovic说:“生产用于医学或商业应用的蛋白质的过程可能是复杂、昂贵和耗时的。”“如果你能让每个细菌产生10倍的蛋白质，你只需要十分之一的细菌就能完成这项工作，这将大大降低成本。这项技术适用于所有的蛋白质，因为它是普遍的蛋白质合成机制的基本特征。”
蛋白质是由数百条长链的氨基酸组成的。Djuranovic和第一作者Manasvi Verma是Djuranovic实验室的一名本科生研究员，他们无意中发现了最初的几个氨基酸的重要性。研究人员正在寻找控制特定基因产生的蛋白质数量的方法。
“我们改变了前几个氨基酸的序列，我们认为它不会影响蛋白质的表达，但相反，它增加了300%的蛋白质表达，”Djuranovic说。“所以我们开始深入研究为什么会这样。”
研究人员转向绿色荧光蛋白，这是一种用于生物医学研究的工具，通过测量荧光产生的数量来估计样品中的蛋白质含量。Djuranovic和他的同事们随机改变了绿色荧光蛋白中前几个氨基酸的序列，产生了9261个不同的版本，除了一开始是完全相同的。
研究人员发现，不同版本的绿色荧光蛋白的亮度从最暗到最亮的亮度变化了一千倍，这表明产生的蛋白质数量有一千倍的差异。经过仔细的分析和进一步的实验，来自华盛顿大学和斯坦福大学的Djuranovic、Verma和他们的合作者在蛋白质链的第三、第四和第五位置确定了某些氨基酸的组合，从而产生了数量极高的蛋白质。
此外，同样的氨基酸三胞胎不仅增加了绿色荧光蛋白的产量，这种蛋白质最初来自水母，而且还增加了来自珊瑚和人类等远亲物种的蛋白质产量。
这一发现不仅有助于增加蛋白质的生产，还可用于医疗、食品、农业、化学和其他行业。
“我们可以从提高蛋白质产量中获益的方式有很多，”Djuranovic说。“在生物医学领域，有许多用于药物、疫苗、诊断和医疗设备的生物材料的蛋白质，如果我们能够提高产量，它们可能会变得更便宜。这还不包括用于食品工业的蛋白质——有一种叫凝乳酶的蛋白质在奶酪制造中非常重要，例如化学工业、生物能源、科学研究等等。优化蛋白质生产可能会产生广泛的商业效益。”
Verma M, Choi J, Cottrell KA, Lavagnino Z, Thomas EN, Pavlovic-Djuranovic S, Szczesny P, Piston DW, Zaher HS, Puglisi JD, Djuranovic S。自然通讯。2019年12月18日。DOI: 10.1038 / s41467 – 019 – 13810 – 1
这项工作由美国国立卫生研究院(NIH)支持，资助编号为R01 R01GM112824, R01GM51266, R01GM113078, R01DK115972和T32GM007067;Skandalaris中心LEAP奖;JDRF，合同编号3-APF-2018-573-A-N;和斯坦福大学Bio-X奖学金。
SD持有美国临时专利#62/540,897“调节蛋白翻译效率的方法”。”本专利由华盛顿大学拥有，并由华盛顿大学技术管理办公室管理(参考编号T061889)
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教员也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣约瑟夫医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位，在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作，医学院与BJC HealthCare建立了联系。
最初由医学院出版
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2019/12/scientists-find-way-to-supercharge-protein-production/