Fuzijski protein

Fuzijski proteini ili himerni proteini (doslovno, sastavljeni od dijelova iz različitih izvora) su proteini nastali spajanjem proizvoda dva ili više gena koji su izvorno kodirali odvojene proteine. Translacija ovog gena rezultira jednim ili višestrukim polipeptidima sa funkcionalnim svojstvima izvedenim iz svakog od originalnih proteina. Rekombinantni fuzijski proteini stvoreni su vještački, pomoću tehnologije rekombinantne DNK za korištenje u biološkim istraživanjima ili terapeutici. Himerna ili himera obično označavaju hibridne proteine napravljene od polipeptida koji imaju različite funkcije ili fizičko-hemijske obrasce. Himerni mutantni proteini se javljaju i prirodno kada kompleks mutacija, kao što je hromosomska translokacija, tandemska duplikacija ili retrotranspozicija stvara novu kodirajuću sekvencu koja sadrži dijelove kodirajućih sekvenci iz dva različita gena. Prirodni fuzijski proteini se obično nalaze u ćelijama raka, gdje mogu funkcionirati kao onkoproteini. Bcr-abl fuzijki protein je dobro poznati primjer onkogenog fuzijsg proteina i smatra se primarnim onkogenim pokretačem hronične mijelogene leukemije.

Funkcije

Neki fuzijski proteini kombinirauju čitave peptide i stoga sadrže sve funkcionalne domene originalnih proteina. Međutim, drugi fuzijski proteini, posebno oni koji se javljaju prirodno, kombiniraju samo dijelove kodirajućih sekvenci i stoga ne održavaju originalne funkcije roditeljskih gena od koji su formirani.

Mnoge fuzije celih gena su potpuno funkcionalne i još uvek mogu da zamene originalne peptide. Neki, međutim, doživljavaju interakcije između dva proteina koje mogu promijeniti njihove funkcije. Osim ovih efekata, neke fuzije gena mogu uzrokovati regulatorne promjene koje mijenjaju kada i gdje ovi geni djeluju. Za parcijalne fuzije gena, miješanje različitih aktivnih mjesta i domena vezivanja ima potencijal da rezultira novim proteinima s novim funkcijama.

Zeleni fluorescentni protein (GFP) insertiran u neurone jedne gliste, za praćenje razvoja neurona.

Fluorescentne proteinske oznake

Fuzija fluorescentnih oznaka sa proteinima u ćeliji domaćinu je široko popularna tehnika koja se koristi u eksperimentalnim istraživanjima ćelija i biologije kako bi se pratile interakcije proteina u realnom vremenu. Prva fluorescentna oznaka, zeleni fluorescentni protein (GFP), izolovana je iz Aequorea victoria i još uvek se često koristi u modernim istraživanjima. Novije derivacije uključuju fotokonvertibilne fluorescentne proteine (PCFP), koji su prvi put izolovani iz Anthozoa. Najčešće korišteni PCFP je Kaede fluorescentna oznaka, ali razvoj Kikume zeleno-crvene (KikGR) 2005. godine nudi svjetliji signal i efikasniju fotokonverziju. Prednost upotrebe PCFP fluorescentnih oznaka je mogućnost praćenja interakcije preklapajućih biohemijskih puteva u realnom vremenu. Oznaka će promijeniti boju iz zelene u crvenu kada protein dođe do tačke od interesa na putu, a alternativno obojeni protein može se pratiti kroz vrijeme trajanja puta. Ova tehnika je posebno korisna kada se proučavaju putevi reciklaže G-protein spregnutih receptora (GPCR). Reciklirani G-proteinskireceptori gu biti poslati na plazmamembranu da se reciklira, označeni zelenom fluorescentnom oznakom, ili se može poslati u lizosom na razgradnju, označeni crvenom fluorescentnom bojom taga.^[1]

Himerni proteinski lijekovi

Skice mišjih (gore-lijevo), himernih (gore-desno) i ljudskih (dolje-lijevo) monoklonskih antitela. Ljudski dijelovi su prikazani smeđom, a neljudski plavom bojom.

Svrha stvaranja fuzijskih proteina u razvoj lijek je prenošenje svojstava svakog od "roditeljskih" proteina rezultirajućem himernom proteinu. Nekoliko himernih proteinskih lijekova sada je dostupno za medicinsku upotrebu.

Mnogi himerni proteinski lijekovi su monoklonska antitijela čija je specifičnost za ciljnu molekulu razvijena korištenjem miševa i stoga su u početku bila "mišja" antitijela. Kao neljudski proteini, mišja antitijela imaju tendenciju da izazovu imunsku reakciju ako se daju ljudima. Proces himerizacije uključuje inženjerstvenu zamjenu segmenata molekula antitijela koji ga razlikuju od ljudskog antitijela. Naprimjer, mogu se uvesti ljudski konstantni domeni, čime se eliminira većina potencijalno imunogenost dijelova lijeka bez promjene njegove specifičnosti za predviđeni terapeutski cilj. Nomenklatura antitijela označava ovu vrstu modifikacije insercijom -xi- u nevlasničko ime (npr. abci-xi-mab). Ako se dijelovi varijabilnih domena također zamijene ljudskim dijelovima, dobijaju se humanizirana antitijela. Iako se konceptno ne razlikuje od himera, ovaj tip je označen pomoću -zu- kao što je u dacli-zu-mab.

Osim himernih i humaniziranih antitijela, postoje i druge farmaceutske svrhe za stvaranje himernih konstrukata. Etanercept, naprimjer, je blokator TNFα stvoren kombinacijom receptora faktora tumorske nekroze (TNFR) Fc segmenta sa imunoglobulinom G1. TNFR pruža specifičnost za cilj lijeka, a vjeruje se da segment antitijela Fc dodaje stabilnost i mogućnost isporuke lijeka.^[2] Dodatni himerni proteini koji se koriste za terapeutske primjene uključuju:

Aflibercept: ljudski rekombinantni protein koji pomaže u liječenju oksaliplatin rezistentnog metastatskog kolorektumskog karcinoma, neovaskularne makulske degeneracije i makularnog edema.^[2]
Rilonacept: Smanjuje upalu sprečavanjem aktivacije IL-1 receptora za liječenje periodičnih sindroma povezanih s kriopirinom (CAPS).^[2]
Alefacept: Regulirani odgovori T-ćelija selektivnim ciljanjem na T-ćelije efektorske memorije za liječenje psorijaze vulgaris.^[2]
Romiplostim: Peptijelo koje liječi imunsku trombocitopeniju.^[2]
Abatacept/Belatacept: ometa kostimulaciju T-ćelija za liječenje autoimunskih poremećaja kao što su reumatoidni artritis, psorijatični artritis i psorijaza.^[2]
Denileukin-diftitox: Liječi kožni limfom.^[2]

Također pogledajte

Reference

^ Schmidt A, Wiesner B, Schülein R, Teichmann A (2014). Use of Kaede and Kikume Green–Red Fusions for Live Cell Imaging of G Protein-Coupled Receptors. Methods in Molecular Biology (jezik: engleski). 1174. New York, NY: Humana Press. str. 139–156. doi:10.1007/978-1-4939-0944-5_9. ISBN 9781493909438. PMID 24947379.
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Baldo BA (maj 2015). "Chimeric fusion proteins used for therapy: indications, mechanisms, and safety". Drug Safety. 38 (5): 455–79. doi:10.1007/s40264-015-0285-9. PMID 25832756. S2CID 23852865.

Vanjski linkovi

Mutant Chimeric Proteins na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
ChiPPI Arhivirano 10. 11. 2021. na Wayback Machine: The Server Protein-Protein Interaction of Chimeric Proteins.

[1] Schmidt A, Wiesner B, Schülein R, Teichmann A (2014). Use of Kaede and Kikume Green–Red Fusions for Live Cell Imaging of G Protein-Coupled Receptors. Methods in Molecular Biology (jezik: engleski). 1174. New York, NY: Humana Press. str. 139–156. doi:10.1007/978-1-4939-0944-5_9. ISBN 9781493909438. PMID 24947379.

[:0-2] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g Baldo BA (maj 2015). "Chimeric fusion proteins used for therapy: indications, mechanisms, and safety". Drug Safety. 38 (5): 455–79. doi:10.1007/s40264-015-0285-9. PMID 25832756. S2CID 23852865.

[1]

[2]