مهندسی پروتئین (Protein Engineering)

مهدسی پروتئین طراحی آنزیم ها و پروتئین های جدید و دلخواه است بر اساس کاربرد ها و عملکردهایی که مدنظر ماست. این علم با استفاده از تکنولوژی DNA،برای تغییر دادن در سکانس آمینواسیدهای یک پروتئین خاص است.   اولین مقاله های منتشر شده در زمینه مهندسی پروتئین به دهه 1980 برمیگردد. چشم اندازهای فعلی و آینده مهندسی پروتئین عبارتند از: کریستالوگرافی با استفاده از اشعه X،سنتز شیمیایی DNA، مدلسازی کامپیوتری ساختار درهم پیچیده  پروتئین (folding structure)، و همچنین ترکیب اطلاعات ساختار کریستالی و شیمیایی پروتئین با سنتز ژن های مصنوعی که بعنوان یک رویکرد قوی برای بدست آوردن پروتئین هایی با خواص مطلوب درنظر گرفته شده است. امروزه روش ها و کاربردهای مهندسی پروتئین در تکنولوژی های مختلفی مطرح است که بسیار گسترده شده اند.

مهندسی پروتئین کاربردهای مختلفی در زمینه های پزشکی، نانوتکنولوژی، تولید بیوپلیمرها و آنزیم ها و... دارد. اندازه و آرایش فضایی مولکول های پروتئینی را نیز می توان با روش های مهندسی پروتئین تغییر داد. چنین تغییراتی عمدتا برای بررسی ارتباط ساختار و عملکرد به کار می رود. برای رسیدن به این هدف می توان از چند روش استفاده کرد.

جهش های نقطه ای

با جابجایی یک آمینو اسید با آمینو اسید دیگر در جایگاهی خاص از سکانس آمینواسیدی، می توان تغییراتی را در ساختمان پروتئین اعمال کرد که این تغییرات عملکرد آن پروتئین را تحت تاثیر خود قرار می دهد. 

جهش های حذفی:

علاوه بر جایگزینی آمینواسیدها می توان با حذف آمینواسیدها بصورت تکی یا گروهی از توالی پروتئینی، پروتئین های جدید ایجاد کرد. به این روش جهش حذفی گفته می شود. این روش، روشی موثر برای ایجاد پروتئین هایی کوچکتر است که تنها حاوی یک یا چند بخش از پروتئین اصلی می باشد.

پروتئین های هیبریدی:

می توان توالی آمینواسیدی یک پروتئین را به پروتئین دیگر جوش داد که به این ساختمان پروتئینی جدید، پروتئین هیبرید یا کیمریک گفته می شود که بطور کلی ویژگی های هر دو ساختمان را داراست. پروتئین های هیبریدی بطور گسترده ای در مطالعه اینترکش بین دو یا چند پروتئین به کار می رود.

یکی از کاربردهای مهندسی پروتئین، ایجاد پروتئین های درمانی با ویژگی های بهبود یافته مثل انحلال پذیری بالاتر و یا پایداری بیشتر می باشد. همچنین از این روش برای رسیدن به فعالیت های بیولوژیکی جدید نیز استفاده می شود مثل تولید آنتی بادیهای کاتالیتیک، آنتی بادیهایی که قادر به کاتالیز واکنشی خاص می باشند.