Vonderviszt Ferenc

A négymilliárd éves nanotechnológia

VIII. 1. Fehérjék átformálása

A fehérjék nanotechnológiai alkalmazásának kézenfekvő módja a természetes fehérjék célzott módosítása. Ilyenkor megpróbáljuk úgy megváltoztatni természetes fehérjék tulajdonságait, hogy általunk kívánt funkciók ellátására legyenek képesek. Az egyes fehérjék aminosavsorrendjét meghatározó információt a DNS-molekula egy darabja tárolja, amelyet génnek nevezünk. Az élő szervezetekben található fehérjéket, pontosabban azok aminosav-szekvenciáit, ma már képesek vagyunk a génsebészet módszereivel szinte tetszés szerint átalakítani. A problémát inkább az jelenti, hogy minél több aminosavat cserélünk ki, annál kevésbé tudjuk megjósolni a módosítások térszerkezeti következményeit.

A génsebészet nem más, mint a nanotechnológia egy már jól működő formája. Segítségével képesek vagyunk tetszés szerint megváltoztatni és átalakítani egy DNS-molekula nukleotidsorrendjét. Persze e mögött nem csak a mi ügyességünk rejlik: valójában a baktériumoktól kölcsönözzük azokat a molekuláris eszközöket (fehérjéket), amelyek segítségével egy kiszemelt DNS-darab elvágható, vagy éppen összeforrasztható, lemásolható és sokszorozható. Egy kiszemelt gén nukleotidsorrendjét átalakítva tetszés szerint megváltoztathatjuk az általa kódolt fehérje aminosavsorrendjét is, vagy akár gyökeresen új fehérjéket állíthatunk elő.

A természetes fehérjék szerkezetének vizsgálata során felismert összefüggések, törvényszerűségek, szerveződési elvek sokat segítenek abban, hogy egy fehérje szerkezetében vagy tulajdonságaiban célzott módosításokat idézhessünk elő.
Ma már viszonylag egyszerű feladatnak számít megnövelni egy fehérje hőstabilitását, megváltoztatni pH-toleranciáját, kötődési jellemzőit, optimális működési feltételeit, módosítani katalitikus tulajdonságait. Módosított fehérjékkel hétköznapjainkban is gyakran találkozhatunk, mosóporaink például olyan enzimeket tartalmaznak, amelyek 90^oC-on, erősen lúgos körülmények között is kiválóan működnek.