Nature Materials:快速合成蛋白质聚合物的新方法

　　

    生物通报道 近日杜克大学的生物工程师们开发出了一种可快速生成各种不同的人造DNA序列的新方法。这些新型重组DNA序列可用于多次反复合成蛋白质，并推动生成新型药物和生物工程组织。相关研究成果在线发表在《自然材料学》（Nature Materials）杂志上。

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    “过去的研究证实将保护性大分子即所谓的聚合物结合到蛋白质上，可显著地提高蛋白质的效能并延长蛋白质在血液中的半衰期。目前已有许多以蛋白质聚合物为基础的药物投入临床使用。这些药物包括人类生长荷尔蒙。它可以促进癌症病人体内血细胞的形成，并有助抗病毒因子的生成。然而目前常用的一些重组DNA技术效率都非常低下，从而阻碍了对新型蛋白质聚合物的开发，”研究人员说。

    “利用这项新技术可以合成无限数量的蛋白质基本单位，”杜克大学工程学院生物医学工程学教授Ashutosh Chilkoti说道：“根据所期望的聚合物序列的复杂程度，我们可以生成无限数量的各种组合。”

    研究人员将这种新方法命名为“重叠序列延伸滚环扩增”技术（overlap-extension rolling circle amplification）。研究人员称这项新技术是在现有技术的基础上改进而开发的，因此可确保其他的研究机构无需另行购买新的设备或材料。

   “利用常规的方法需要首先合成串联的多拷贝DNA序列，然后将它们严格插入到细菌质粒中。在获得目的大小的载体后，再利用酶切切割出这些多拷贝DNA序列。这一过程需经多次重复才能生成较大的聚合物，因此是一个非常耗时的过程，”论文的第一作者、Chilkoti实验室学生Miriam Amiram说道：“利用新技术我们不再一次仅获得一个产品，而是同时获得多个。这使得我们能够生成大型的蛋白质文库，并利用它快速筛选新的组合体。利用这种强大的策略我们能够平行生成广泛的各种分子量的重复基因库。”

   “这将有可能帮助我们消除药物生产中最大的一个障碍，”Chilkoti说：“基因是指导蛋白质合成的重要程序系统，我们不可能绕开基因去合成蛋白质。现在我们无需再逐一去构建每个序列，利用新技术我们能够严格地生成数百个仅有细微差别的序列。”

    目前研究人员利用这一系统合成基因构建了两种蛋白质聚合物。首先研究人员合成了弹力蛋白的蛋白质聚合物。弹力蛋白是广泛存在于结缔组织中的蛋白质，研究人员称其为“聪明”的蛋白聚合物，因为它们可以受热控制。而另一种新型的胰高血糖素样肽1(GLP-1)类似物则可用于构建可变的药动学特性。GLP-1是一种荷尔蒙，它可以释放机体的胰岛素。

（生物通：何嫱）