Evolusi rakitan protein yang dirancang yang membungkus genom RNA-nya sendiri

Tantangan evolusi dalam lingkungan biokimia yang kompleks, menggabungkan genotipe dengan fenotipe dan melindungi materi genetik, diselesaikan secara elegan dalam sistem biologis dengan enkapsulasi asam nukleat. 

Dalam contoh paling sederhana, virus menggunakan kapsid untuk mengelilingi genomnya. Meskipun sistem yang terjadi secara alami ini telah dimodifikasi untuk mengubah tropismenya dan untuk menampilkan protein atau peptida, evolusi miliaran tahun telah mendukung efisiensi dengan mengorbankan modularitas, membuat kapsid virus sulit untuk direkayasa. 

Sistem sintetis yang terdiri dari protein non-virus dapat menyediakan 'papan tulis kosong' untuk mengembangkan sifat yang diinginkan untuk pemberian obat dan aplikasi biomedis lainnya, sambil menghindari risiko keamanan dan tantangan rekayasa yang terkait dengan virus. 

Di sini kami membuat nukleokapsid sintetis, yang merupakan kumpulan protein icosahedral yang dirancang secara komputasi dengan permukaan bagian dalam bermuatan positif yang dapat mengemas genom mRNA panjang penuhnya sendiri. 

Kami mengeksplorasi kemampuan nukleokapsid ini untuk mengembangkan sifat mirip virus dengan menghasilkan populasi yang beragam menggunakan Escherichia coli sebagai inang ekspresi. 

Beberapa generasi evolusi menghasilkan kemasan genom yang jauh lebih baik (lebih dari 133 kali lipat), stabilitas dalam darah (dari kurang dari 3,7% menjadi 71% paket RNA terlindungi setelah 6 jam pengobatan), dan waktu sirkulasi in vivo (dari kurang dari 5 menit sampai kurang lebih 4,5 jam). Nukleokapsid sintetik yang dihasilkan mengemas satu genom RNA panjang penuh untuk setiap 11 kumpulan ikosahedral, serupa dengan vektor virus terkait adeno rekombinan terbaik. 

Hasil kami menunjukkan bahwa ada jalur evolusi sederhana di mana kumpulan protein dapat memperoleh pengemasan dan perlindungan genom seperti virus. Upaya yang cukup besar telah diarahkan pada modifikasi 'top-down' virus agar aman dan efektif untuk pemberian obat dan aplikasi vaksin; kemampuan untuk merancang nanomaterial sintetis secara komputasi dan mengoptimalkannya melalui evolusi sekarang memungkinkan pendekatan 'bottom-up' yang saling melengkapi dengan keuntungan yang cukup besar dalam kemampuan program dan kontrol.

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Apakah Penuaan Penyakit yang Dapat Anda Balikkan? Pandangan pada Sains di Balik Gerakan Panjang Umur

  DAVE ASPREY, pendiri perusahaan suplemen Antipeluru dan salah satu dari banyak raksasa teknologi Lembah Silikon yang terobsesi untuk memperpanjang masa hidup mereka, dengan terkenal menyatakan bahwa dia ingin hidup lebih dari 180 tahun.  Kedengarannya, terus terang, melelahkan.  Namun siapa yang tidak ingin menyesap dengan lesu dari cangkir gerontologi, dengan asumsi kesehatan dan kebugaran yang wajar? Di situlah letak tangkapannya: Umur panjang adalah sesuatu yang diinginkan dan ditakuti dalam ukuran yang sama.  Paman saya adalah seorang ilmuwan roket di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA di Huntsville, Alabama.  Ketika saya mengunjunginya di tahun-tahun terakhirnya, saya tidak mengenali pria yang dulunya dinamis dan brilian ini.  Dia bingung, lemah, tidak jelas.  Pada tahun 2014, Yehezkiel Emanuel, seorang ahli onkologi terkemuka dan ketua Departemen Etika Medis dan Kebijakan Kesehatan di Universitas Pennsylvania, menulis esai yang blak-b...
Baca selengkapnya

Microbiome Gut Memainkan Peran Penting dalam Pengaturan Tidur

Gambar
Apnea tidur obstruktif mengubah mikrobioma usus pada tikus.  Transplantasi bakteri usus dari tikus dengan OSA ke tikus tanpa gangguan menyebabkan gangguan tidur. University of Missouri-Columbia Obstructive sleep apnea (OSA) adalah kondisi tidur kronis yang mempengaruhi lebih dari satu miliar orang di seluruh dunia.  Bukti menunjukkan OSA dapat mengubah mikrobioma usus (GM) dan dapat meningkatkan penyakit penyerta terkait OSA, termasuk diabetes, hipertensi, dan masalah kognitif. Para peneliti dari Fakultas Kedokteran Universitas Missouri dan MU Health Care telah menemukan bagaimana gangguan tidur terkait OSA memengaruhi mikrobioma usus pada tikus dan bagaimana transplantasi bakteri usus tersebut ke tikus lain dapat menyebabkan perubahan pola tidur pada tikus penerima. David Gozal, MD, Ketua Kesehatan Anak yang Diberkahi oleh Marie M. dan Harry L. Smith di Fakultas Kedokteran MU, mengatakan penelitian tersebut menunjukkan mikrobioma usus memainkan peran utama dalam pengaturan ti...
Baca selengkapnya

Apa Arti Romantis Sesungguhnya Setelah 10 Tahun Pernikahan

Saya seorang kolumnis nasihat, jadi terkadang orang bertanya kepada saya tentang bagaimana mereka bisa "menjaga romantisme tetap hidup" dalam pernikahan mereka.  Ini sedikit membingungkan saya karena, yang dimaksud dengan "romansa", yang saya maksud adalah versi tradisional, yang bergantung pada kehidupan di dalam tanda tanya raksasa yang menegangkan.  Versi romansa ini adalah tentang momen mendebarkan ketika Anda berpikir bahwa seseorang mungkin baru saja terwujud yang akan membuat setiap hal di dunia ini terasa lezat dan luar biasa dan benar selamanya.  Ini muncul dari pertanyaan besar, seperti "Dapatkah saya benar-benar memiliki apa yang saya cari?  Akankah saya benar-benar merasa dicintai, diinginkan, dan benar-benar dipuja pada akhirnya?  Dapatkah saya akhirnya dianggap sebagai jawaban atas mimpi orang lain, pahlawan wanita dengan mata berkilauan dan senyum gerah? "  Dan versi romansa ini memuncak tepat pada saat Anda berpikir, Ya Tuhan, aku benar ...
Baca selengkapnya