مهندسی پروتئین چیست؟ کاربردهای مهندسی پروتئین

مهندسی پروتئین یک رشته جدید و شاخه ای از رشته مهندسی ژنتیک است. مهندسی پروتئین بر اساس دانش موجود در مورد ساختار و عملکرد پروتئین ها، ابزارها، نرم افزار، پایگاه داده بیوانفورماتیک، ژن کلون ، دانش در مورد پروتئین، بردارها، سویه های نوترکیب می تواند منجر به تغییر در ساختار پروتئین شده و در نتیجه پروتئین را مهندسی کنند.

در حوزه بین المللی در خصوص مهندسی پروتئین مشارکت های زیادی از دانشگاه و صنعت صورت گرفته شده است. این رشته برای دانشجویان و محققان بیوتکنولوژی صنعتی و همچنین برای همه افرادی که به تحقیقات اساسی در زمینه ساختار پروتئین، ژنتیک مولکولی، شیمی بیولوژیکی، بیوشیمی، کشاورزی و علوم دارویی و پزشکی علاقه مند هستند، بسیار جذاب بوده و مورد توجه محققان این حوزه ها قرار گرفته است. در نشریه جهان شیمی فیزیک در مورد پودر پروتئین وی، پودر پروتئین سویا و پروتئین ها مقالات مفیدی منتشر شده است. در این مقاله شما را با مهندسی پروتئین آشنا میکنیم.

مهندسی پروتئین

در مهندسی پروتئین، پروتئینها از فرایند مهندسی ژنتیک همان پروتئینی است که می تواند به درستی فولد شود و عملکردهای خاصی را حتی پس از انجام مهندسی تحت تاثیر قرار دهد. پروتئین از طریق ژن یا بطور شیمیایی اصلاح می شود. با این حال اصلاح پروتئین از طریق ژن آسان تر است. هیچ محدودیت خاصی برای ابزار این رشته وجود ندارد. هر تکنیکی که می تواند منجر به تغییر ترکیب پروتئینی اسید آمینه شود و منجر به اصلاح ساختار و عملکرد پروتئین شود، در چارچوب مهندسی پروتئین است.

در همین حال، برخی از ابزارهای رایج برای رسیدن به یک هدف خاص مورد استفاده قرار می گیرد. پروتئین های فعال صنعتی و دارویی توسط این رشته برای معرفی عملکرد جدید و همچنین تغییر تعامل آن با محیط اطراف اختراع شده است. انواع کاربردهای مهندسی پروتئین گزارش شده است. این کاربردها از تجزیه بیولوژیکی برای صنایع غذایی و صنایع گرفته تا کاربردهای زیست محیطی، پزشکی و فناوری نانو است. روش موفقیت آمیز روشهای مختلف مهندسی پروتئین منجر به نتایج موفق در صنایع غذایی شده و زمینه ای برای حفظ کیفیت محصول نهایی توسط مهندسی پروتئین ایجاد کرده است.

پروتئین چیست

پروتئین در سراسر بدن در ماهیچه، استخوان، پوست، مو و تقریبا در هر قسمت یا بافت دیگر بدن یافت می شود. آنزیم ها پروتئین هایی هستند که در پیشروی واکنش های شیمیایی بدن نقش مهمی دارند. هموگلوبین پروتئین دیگری است که اکسیژن را در خون منتقل میکند. حداقل ۱۰،۰۰۰ پروتئین مختلف باید سالم و درست فعالیت کنند تا بدن سالم و سلامت باشد.

پروتئین از بیست عنصر اساسی به نام اسیدهای آمینه ساخته شده است. از آنجا که ما اسیدهای آمینه را ذخیره نمی کنیم. نه اسید آمینه: هیستیدین، ایزولوسین، لوسین، لیزین، متیونین، فنیل آلانین، ترئونین، تریپتوفان و والین به عنوان اسیدهای آمینه ضروری شناخته می شوند، باید از غذا تامین شوند.

پروتئین و سلامت بدن

شواهد موجود نشان می دهد، منبع پروتئین به جای مقدار پروتئین، برای سلامتی ما مهم است. مصرف منابع پروتئینی سالم مانند لوبیا، آجیل، ماهی یا مرغ به جای گوشت قرمز و گوشت فرآوری شده می تواند خطر ابتلا به چندین بیماری و مرگ زودرس را کاهش دهد.

کاربرد و برنامه‌های مهندسی پروتئین

با امکانات پیشرفته و دانشمندان با تجربه که تخصص کافی در حوزه پروتئین و مهندسی پروتئین دارند. تکامل پروتئین و مهندسی پروتئین با انواع برنامه های آن برای پروژه های خاص، از جمله برنامه های صنایع غذایی  برنامه های صنعت شوینده (پروتئازها)، برنامه های زیست محیطی، برنامه های پزشکی ارائه خواهد داد. برنامه های تولید بیوپلیمر، برنامه های نانوبیوتکنولوژی  برنامه های کاربردی با پروتئین ها و آنزیم های ردوکس و برنامه های کاربردی با آنزیم های مختلف مهم صنعتی و غیره از مهمترین برنامه ها و کاربردهای مهندسی پروتئین است.

سنتز ساختار زیستی مهندسی پروتئین

سنتز پروتئین و خدمات مربوط به مهندسی این ماکروملکول، از ساخت کتابخانه جهش یافته تا مهندسی آنتی بادی  از جمله بیان در مقیاس بزرگ، سنتز و فعالیت را در اختیار محققان قرار می دهد.

مهندسی پروتئین فرآیند اصلاح ساختار پروتئین ها است. به آنها ویژگی های جدید و یا مطلوبی را از نظر فعالیت، حلالیت، میل، ثبات، ویژگی، مقاومت و غیره اختصاص می دهد. بنابراین می تواند سرعت توسعه پروتئین را افزایش دهد.

کاربرد مهندسی پروتئین در بیوتکنولوژی

مهندسی پروتئین یکی از روشهای تکنولوژیکی پربار در بیوتکنولوژی بوده است. زیرا هم بسیار قدرتمند است و هم می تواند دارایی معنوی ارزشمندی را ایجاد کند.

استفاده از این تخصص برای تغییر فعالیت یا پایداری آنزیم های صنعتی از لیپازها تا پروتئازها، از کربوکسی پپتیدازها تا گلوکانازها و گلوکوزیدازها و از آنزیمهای اصلاح کننده پکتین تا آنزیمهایی که قادر به تجزیه ترکیبات رقیب هستند، به طور گسترده پوشش داده شده است. نشان داده شده است که چگونه مناطق متنوعی مانند فناوری غذایی کشاورزی، شیمی، مواد شوینده، پالایش زیستی و حسگرهای زیستی سهم قابل توجهی از مهندسی پروتئین و حلال دریافت می کنند.

کاربرد آن در مراقبت های بهداشتی نیز شامل توسعه واکسن های جدید تا پروتئین های درمانی بالقوه جدید است. به این تخصص در توسعه مولکولهای هدف برای کشف دارو اشاره ای ویژه شده است.

کاربردهای اصلی مهندسی پروتئین

کاربردهای اصلی این رشته می تواند شامل موارد زیر باشد:

سنتز پروتئین

Creative Biostructure دارای تخصص در این رشته برای فولد پروتئین و تعیین ساختار است. از تشعشع سینکروترون با شدت بالا برای به دست آوردن داده های پراش اشعه ایکس با وضوح بالا برای بهینه سازی سرب مولکولهای کوچک و ماکرومولکول استفاده می کند.

سنتز پروتئین با توان بالا

بر اساس تکامل پروتئین و پلت فرم مهندسی، Creative Biostructure می تواند تعداد زیادی جهش یافته پروتئین را تولید و انتخاب کند. سپس ما انواع پروتئین ها و گزینه های سنتز را پیشنهاد میدهیم. پیشرفت های متعددی را در فن آوری های بیان و تصفیه پروتئین برای خدمات جهش یافته پروتئین با توان بالا بهبود بخشیده ایم.

نقشه برداری از اپی‌توپ

Creative Biostructure در تجاری سازی یک پانل جامع از روش ها در نگاشت اپی‌توپ های خطی و تطبیقی ​​آنتی بادی های مونوکلونال، پیشرو بوده است. ما می توانیم بهترین خدمات شناسایی نقشه اپی‌توپ را برای آنتی بادی های هدف اصلاح شده توسط مهندسی آنتی بادی خود ارائه دهیم.

مهندسی پادتن

فن آوری های مهندسی پادتن Creative Biostructure بهترین ویژگی های تکنیک های ایمن سازی و انسانی سازی را برای به حداقل رساندن پتانسیل ایمونوژنیک نامزدهای محصولات دارویی زیستی ترکیب می کند. خدمات مهندسی آنتی بادی ما شامل بلوغ، نگاشت اپیتوپ/پاراتوپ ، اصلاح آنتی بادی کیمریک ، ترکیب پروتئین‌آنتی بادی و اندازه گیری میل آنتی بادی (سنجش های زیستی و تجزیه بیولوژیکی) است.

مهندسی آنزیم

بر اساس سفارش پیشرفته نوترکیبی آزمایشگاهی و سایر خدمات کتابخانه های جهش زا، می توانیم آنزیم ها را برای برآوردن خواسته های خاص محققان مهندسی کنیم. آنزیمهای طبیعی قادرند واکنشها را با شتاب تا ۱۰۱۷ برابر سرعت و انتخابهای استریو عالی کاتالیز کنند.

روش محاسباتی و تجربی مهندسی پروتئین

پروتئین ها اصلی ترین ماکروملکول بیوشیمیایی است. عملکردهای فیزیولوژیکی زیادی را در بدن انجام می دهند. ویژگی شگفت انگیز پروتئین ها توانایی آنها در انجام عملکردهای خاص خود در شرایط in vitro است. این رشته در دو دهه گذشته ابزاری قدرتمند در زیست شناسی بوده است. این رشته برای تولید تعداد زیادی آنزیم/پروتئین با پتانسیل درمانی و صنعتی فوق العاده به کار گرفته شده است. این زمینه در دو دهه اخیر در بخش های صنعتی و مراقبت های بهداشتی در حال گسترش است. رویکردهای تجربی و محاسباتی متعددی برای مهندسی پروتئین با ویژگی مطلوب و افزایش عملکرد در توسعه یافته است.

در این زمینه، مقالات زیادی بر روش های محاسباتی و تجربی برای طراحی ملکولهای جدید، که در پتنت های اخیر در بیوتکنولوژی منتشر شده است. زمینه ای جامع در مورد چندین رویکرد جدید ارائه می دهد که عبارتند از: به طور گسترده ای تحت دسته بندی های طراحی منطقی، طراحی نو، تکامل هدایت شده و رویکرد ترکیبی استفاده می شود.

کلام آخر

مهندسی پروتئین پلی پپتیدهای غیرطبیعی تولید کرده و اغلب از طریق اصلاح توالی اسیدهای آمینه ساخته می شود. ساختارها و عملکردهای پروتئین اکنون به طور کامل توسط نرم افزارهای کامپیوتر طراحی و در آزمایشگاه تولید خواهند شد.