Infologgar

Infologs är oberoende designade syntetiska gener som härrör från en eller ett fåtal gener där substitutioner systematiskt införlivas för att maximera informationen. Infologgar är designade för perfekt mångfaldsdistribution för att maximera sökeffektiviteten.

Typiska proteinteknikmetoder förlitar sig på screening av ett stort antal (10 6 -10 12 eller fler) genvarianter för att identifiera individer med förbättrad aktivitet med hjälp av en surrogatscreening med hög genomströmning (HTP) för att identifiera initiala träffar. Tyvärr definieras resultaten av vad som screenas för, så "träffen" från HTP-skärmen har ofta mycket liten verklig aktivitet i en analys med lägre genomströmning mer indikativt på den förbättrade funktionaliteten för vilken proteinet utvecklas. Genom att anpassa standardalgoritmerna för att konstruera komplexa system för att fungera med biologiska system, gör den resulterande processen det möjligt för forskare att dekonvolutera hur substitutioner inom en proteinsekvens ändrar dess funktion. Genom att kombinera dessa algoritmer med en integrerad fråga och rangordningsmekanism kan man identifiera lämpliga sekvensersättningar. Infologs hänvisar till uppsättningen designade gener, enstaka användning Infolog beskriver en individuell variant.

Infologgar visar full mångfaldsfördelning av utrymme

Anor

Homologi mellan protein- eller DNA-sekvenser definieras i termer av delad härkomst. Två DNA-segment kan ha delade härkomster på grund av antingen en artbildningshändelse (ortologer) eller en dupliceringshändelse (paraloger).

Homologer är liknande gener och/eller proteiner som är besläktade av härkomst.

Ortologer är "samma" gen, men från olika organismer. Homologa sekvenser är ortologa om de separerades av en artbildningshändelse: när en art divergerar till två separata arter, sägs kopiorna av en enda gen i de två resulterande arterna vara ortologa. Ortologer, eller ortologa gener, är gener i olika arter som har sitt ursprung genom vertikal härkomst från en enda gen från den sista gemensamma förfadern. Termen "ortolog" myntades 1970 av Walter Fitch.

Paraloger är relaterade gener som härrör från en gen som genom duplicering slutade som två gener som över tiden har utvecklats för två separata funktioner (eller, enligt en nyligen publicerad Science-artikel, en promiskuös startgen som duplicerades och varje kopia utvecklades mot olika funktioner). Paraloger har vanligtvis samma eller liknande funktion, men ibland inte: på grund av bristen på det ursprungliga selektiva trycket på en kopia av den duplicerade genen, är denna kopia fri att mutera och förvärva nya funktioner. Paraloger förekommer vanligtvis från samma art.

Xenologer är homologer som är resultatet av horisontell genöverföring mellan två organismer. Xenologer kan ha olika funktioner, om den nya miljön är väldigt annorlunda för den horisontellt rörliga genen. I allmänhet har dock xenologer vanligtvis liknande funktion i båda organismerna.

Infologs är liknande gener och/eller proteiner som är relaterade av syntetiska härkomster för att närma sig perfekt mångfaldsfördelning.

Funktioner

  • Optimera direkt för funktion i den slutliga applikationen
  • Kräver inte high-throughput (HTP) skärmar
  • Avskärma litet antal varianter (50-200) direkt för önskad funktion
  • Minskade falska positiva: varianter identifierade av HTP-skärmar som inte behåller aktivitet i "riktig" analys
  • Minskad förlust av potentiella positiva träffar på grund av screeningfel eller dålig korrelation mellan HTP-skärm och "riktig" analys
  • Inga samlingar av biologisk mångfald krävs, allt syntetiseras efter behov
  • Sekvens-funktionsrelationer utgör grunden för starka patentkrav.

Fallstudie

Förvandla proteinteknik med Infologs:

Att använda oberoende designade syntetiska gener där substitutioner systematiskt införlivas (Infologs) leder till enhetlig provtagning, systematisk varians och obegränsade informationsrika resultat. Veteglutation S-transferaser (GST) med förmågan att avgifta en panel av vanliga herbicider designades med denna patenterade bioteknikmetod. Det relativa funktionella bidraget av 60 aminosyrasubstitutioner mot 14 herbicider kvantifierades med hjälp av endast 96 Infologs och förbättrades dramatiskt av en liten uppsättning (16) av 2:a generationens Infologs. Dessutom skapades mycket förutsägbara GST-sekvensfunktionsmodeller mot två kommersiellt relevanta herbicider med kvantifiering av det relativa funktionella bidraget av 60 aminosyrasubstitutioner i två dimensioner.

Homologer: Naturligt förekommande gener som delar gemensamma härkomster och egenskaper. Mångfald är partisk och icke-systematisk.
Infologgar: Självständigt designade syntetiska gener härledda från en eller ett fåtal gener där substitutioner systematiskt införlivas för att maximera informationen. Infologgar är designade för perfekt mångfaldsdistribution för att maximera sökeffektiviteten.
Jämförelse av homologer och infologs

Rationell design av proteiner

Huvudartikel: Proteindesign

I rationell proteindesign använder forskaren detaljerad kunskap om proteinets struktur och funktion för att göra önskade förändringar. Detta har generellt fördelen av att vara tekniskt enkelt och billigt, eftersom för platsstyrd mutagenes är välutvecklade. Dess största nackdel är dock att detaljerad strukturell kunskap om ett protein ofta är otillgänglig, och även när den är tillgänglig kan det vara extremt svårt att förutsäga effekterna av olika mutationer.

Beräkningsproteindesignalgoritmer försöker identifiera nya aminosyrasekvenser som är låga i energi när de är vikta till den förspecificerade målstrukturen . Medan sekvenskonformationsutrymmet som behöver sökas är stort, är det mest utmanande kravet för beräkningsproteindesign en snabb, men ändå exakt, energifunktion som kan skilja optimala sekvenser från liknande suboptimala.

Se även

Vidare läsning

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Infologs&oldid=1042126229 "