Functional screening of de novo proteins

Abstract

Synthetic biology relies upon working with two main types of biological macromolecules - nucleic acids and proteins. Natural proteins represent only a small percentage of the whole amino-acid sequence space. Most of it may conceal an enormous potential (unexplored by nature as well as scientific endeavor), which has started to be carefully explored only in the recent decades. Characterization of non-native proteins includes several key aspects: structure and its stability, function, patterns of interaction with other molecules (of different chemical nature) and in vivo tolerance. This work focuses on the functional testing of de novo polypeptide molecules, either appearing as novelties of genome non-coding regions or as products of artificial bioengineering design. Key words: de novo proteins, function screening, protein libraries, protein design, sequence space

Syntetická biologie obnáší práci zejména se dvěma hlavními typy biologických makromolekul - nukleovými kyselinami a proteiny. Přírodní proteiny představují zanedbatelnou část celého sekvenčního prostoru. Většina tohoto prostoru je dosud neprozkoumaná (jak biologickými systémy, tak i vědeckým úsilím) a může skýtat nepoznaný strukturní a funkční potenciál, kterým se syntetická biologie a proteinové inženýrství zabývá zhruba jen poslední dvě desetiletí. Charakterizace nepřirozených proteinů zahrnuje několik klíčových aspektů: strukturu a její stabilitu, funkci, možnosti interakce s jinými proteiny, nukleovými kyselinami či kofaktory a v neposlední řadě in vivo tolerance. Tato práce se zaměřuje prioritně na funkční testování de novo proteinů, vzešlých buď z dříve nekódujících genomových oblastí, nebo jako produkty proteinového inženýrství. Klíčová slova: de novo proteiny, funkční screening, proteinové knihovny, design proteinů, sekvenční prostor