Proteinové domény využitelné k vývoji vazebných molekul

Abstract

Malé proteinové domény jsou základními stavebními jednotkami v přírodě se vyskytujících proteinů. Mnohé z těchto domén vynikají svou stabilitou a absencí disulfidických vazeb, a proto se jejich struktury stávají atraktivními nástroji pro tvorbu uměle vytvářených vazebných molekul. Prvním krokem k vytvoření nových typů vazebných proteinů je nalezení základní nosné a neměnné struktury dané domény, tzv. scaffoldu, která se určí počítačovým modelováním s následnou identifikací vyměnitelných aminokyselinových zbytků. Tím je definován sekvenční rámec pro konstrukci vysoce komplexní kombinatoriální knihovny, která slouží jako výchozí nástroj k cílené selekci požadovaných vazebných variant. V závislosti na použité selekční technice jsou jednotlivé varianty proteinu testovány na schopnost vázat zvolenou cílovou molekulu s vysokou specifitou a afinitou. Malé proteinové molekuly postrádají posttranslační modifikace, jsou teplotně stabilní, odolné proti řadě organických činidel a mohou být produkovány ve velkém množství v bakteriích. Jejich výhodou je snadná modifikovatelnost, a díky malé velikosti i vysoká pronikavost tkáněmi. Pro tyto vlastnosti jsou malé vazebné proteiny užitečným nástrojem pro nové biotechnologie a perspektivní alternativou k monoklonálním protilátkám. Cílem předložené bakalářské práce je shrnout...

Small protein domains represent basic building blocks of naturally occurring proteins. Many of them exhibit excellent stability, lack disulfide bonds and their structures, therefore, represent attractive tools for generation of artificial binding molecules. First step in the production of novel binding proteins is the definition of a basic domain structure, called "scaffold", which is identified using in silico approaches, resulting in discovery of mutable amino acid residues. Then, randomization of such residues leads to design of a highly complex combinatorial library as a key tool for targeted selection of protein variants. Based on chosen selection approach, the particular protein variants can be tested for their ability to recognize the target molecule with high specificity and binding affinity. Small binding proteins lack post-translation modifications, exhibit thermal stability, are resistant to many organic solvents and can be produced on a mass scale in bacterial host cells. In addition, they can be easily modified and used in vivo with excellent tissue penetration. Due to these beneficial properties, small artificial binding proteins are extraordinary useful biotechnological tools and represent a promising alternative to monoclonal antibodies. The aim of this work is to summarize our knowledge on...