Wissenschaftler am Scripps Research Institute ( TSRI ) und Hong Kong University of Science and Technology ( HKUST ) und ihre Mitarbeiter haben festgestellt , dass die alten Enzymen für ihre wichtige Rolle bei der Umsetzung der genetischen Information in Proteine bekannt ist, entwickelt unzähligen anderen Funktionen beim Menschen. Die überraschende Entdeckung unterstreicht eine interessante Kuriosität Proteinevolution sowie eine potenziell wertvolle neue Klasse von therapeutischen Proteinen und therapeutische Ziele .
"Diese neuen Proteinvarianten stellen eine bisher nicht erkannte Schicht der Biologie - die Auswirkungen dieser Entdeckung entfalten sich nun ", sagte Teamchef Paul Schimmel , Ernest und Jean Hahn Professor für Molekularbiologie und Chemie an TSRI ( Kalifornien und Florida ), der auch hält ein Termin in HKUST Jockey Club Institute for Advanced Study (IAS) .
Mingjie Zhang, IAS Senior Fellow und Kerry Holdings Professor für Informatik, Abteilung für Life Science an HKUST , fügte hinzu: " Dieser Durchbruch zu finden , nicht nur deckt ein großes Gebiet der neuen Biologie, sondern auch Möglichkeiten , um Protein-basierte Medikamente für verschiedene Krankheiten des Menschen zu entwickeln mit Funktionsstörungen dieser neu entdeckten Proteinen assoziiert . die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern aus HKUST , TSRI und zwei Biotech-Unternehmen aus den USA und Hong Kong dient auch als ein wunderbares Beispiel für die enge Verbindung zwischen Grundlagenforschung und der Biotechnologie Entwicklung. "
Die Ergebnisse erscheinen in der Wissenschaft .
höhere Komplexität
Die Entdeckung betrifft Aminoacyl-tRNA -Synthetasen ( aaRSs ) , eine Gruppe von 20 Enzyme, deren am Grundfunktion besteht darin, die Nukleotid -Codes in Genen enthalten , um ihre entsprechenden Proteinbausteinen, nämlich den 20 Aminosäuren verbinden. Da aaRSs sind für die Übersetzung der genetischen Information in Proteine arbeiten , werden sie in allen Lebensformen auf dem Planeten gefunden .
Wissenschaftler haben Beweise zu finden, in den letzten Jahren , dass AARS Enzyme existieren in größeren Komplexität in mehr evolutionär erweiterte Organismen. Im Wesentlichen sind diese Enzyme neue Segmente oder erworbene " Domänen ". Erstaunlicherweise sind diese Bereiche keine offensichtliche Bedeutung für die Proteintranslation . Während in niederen Lebensformen weitgehend abwesend sind diese Domänen in einer fortschrittlichen und wertsteigernde Weise in der Evolution über Milliarden von Jahren auf den Menschen gegeben , in dem langen Aufstieg .
Zur weiteren Untersuchung arbeitete Schimmel mit Kollegen an TSRI in Kalifornien und Florida , HKUST (einschließlich am IAS) , die San Diego Biotech-Unternehmen Atyr Pharma (die Schimmel Mitbegründer ) , Stanford und die Hong Kong- Biotech-Unternehmen Pangu Biopharma (ein Atyr Tochtergesellschaft ) .
Mit Hilfe modernster , empfindlicher Methoden identifizierte das Team fast 250 bisher unbekannte Gen - Transkript Varianten AARS in verschiedenen Zelltypen des Menschen . Diese Varianten wie Splicevarianten bekannt ist, sind alternative Anordnungen der diskreten Sequenzen von Informationen (Exons ) in AARS Gene enthalten . Gene enthalten häufig mehrere Exons , die zusammen in alternative Wege gespleißt werden kann - also im Prinzip ermöglicht ein einzelnes aktives Gen mehrere Proteine mit unterschiedlichen Funktionen zu codieren. Aber die neuen Ergebnisse deuten darauf hin , dass die Evolution ist ungewöhnlich fruchtbar gewesen zu schaffen AARS Splice-Varianten .
Potenzielle neue Klasse von Wirkstoff-Targets
Weitere Untersuchungen des Teams zeigten, dass die neue AARS Varianten werden oft nur in bestimmten Zelltypen wie Gehirn oder Immunzellen und / oder hergestellt während bestimmter Entwicklungsstadien werden nur angezeigt .
Bemerkenswert ist, fehlen die meisten der neuen Spleißvarianten ganz den Standard " katalytische Domäne " , die Proteintranslation unterstützt - bestätigen, dass sie nicht direkt in dieser grundlegenden Prozess beteiligt sind. Ein erstes Screening der biologischen Aktivitäten dieser Varianten spielte auf eine Vielfalt anderer Funktionen . Eine Variante für die Analyse ausgewählt erwies sich als eine starke Triebfeder für die Vermehrung von Muskelfaserzellen in einer Laborschale sein .
Schimmel und seine Mitarbeiter nun umfassendere Studien der neuen AARS Varianten und deren spezifische Funktionen aktivieren. "Wir glauben , dass diese Proteine haben Relevanz für mehrere Krankheiten beim Menschen ", sagte er . " Sie stellen somit eine sehr wichtige Klasse von neuen Proteintherapeutika analog verbreiteten injizierbare Proteintherapeutika , wie Wachstumshormon , Insulin , Erythropoietin (EPO) (die Produktion von roten Blutkörperchen regelt ) und Granulozyten-Kolonie - stimulierenden Faktor (G -CSF) ( die das Knochenmark anregt ) . "
Der erste Autor des Berichts , " Menschen tRNA-Synthetase katalytische Nullen mit vielfältigen Funktionen " war Sze Wing- Lo von der IAS - Scripps R
Die Finanzierung für die Studie wurde von Innovations- und Technologiefonds der Hong Kong Regierung (Zuschüsse UIM181 , UIM192 und UIM199 ) , das Nationale Krebsforschungsstiftung , die National Institutes of Health (Zuschüsse R01CA92577 , R01GM088278 , R01NS085092 , R01HG005717 und R01GM100136 ) Atyr bereitgestellt Pharma und Biopharma Pangu .