stringtranslate.com

Химическая биология

Обзор различных компонентов, входящих в область химической биологии

Химическая биология — это научная дисциплина, находящаяся между областями химии и биологии . Дисциплина включает в себя применение химических методов, анализа и часто малых молекул, полученных с помощью синтетической химии , для изучения и манипулирования биологическими системами. [1] Хотя ее часто путают с биохимией , которая изучает химию биомолекул и регуляцию биохимических путей внутри и между клетками, химическая биология остается отличной, сосредоточившись на применении химических инструментов для решения биологических вопросов. [2]

История

Хотя термин «химическая биология» считается относительно новой научной областью, [2] он используется с начала 20-го века, [3] и имеет корни в научных открытиях с начала 19-го века. Термин «химическая биология» можно проследить до раннего появления в книге, опубликованной Алонзо Э. Тейлором в 1907 году под названием «О ферментации», [4] и впоследствии был использован в статье Джона Б. Лейтеса 1930 года под названием «Харвейская речь о рождении химической биологии». [5] Однако неясно, когда этот термин был впервые использован. [3]

Синтез мочевины Фридрихом Вёлером в 1828 году является ранним примером применения синтетической химии для развития биологии. [6] Он показал, что биологические соединения могут быть синтезированы с использованием неорганических исходных материалов, и ослабил предыдущее представление о витализме , или о том, что для производства органических соединений требуется «живой» источник. [7] [8] Работа Вёлера часто считается важной в развитии органической химии и синтеза природных продуктов , которые играют большую роль в современной химической биологии. [9]

Работа Фридриха Мишера в конце 19 века по исследованию клеточного содержимого человеческих лейкоцитов привела к открытию «нуклеина», который позже был переименован в ДНК. [6] После выделения нуклеина из ядра лейкоцита с помощью протеазного расщепления, Мишер использовал химические методы, такие как элементный анализ и тесты на растворимость, чтобы определить состав нуклеина. [10] Эта работа заложила основу для открытия Уотсоном и Криком структуры двойной спирали ДНК. [10] [11]

Растущий интерес к химической биологии привел к появлению нескольких журналов, посвященных этой области. Nature Chemical Biology , созданный в 2005 году [12], и ACS Chemical Biology , созданный в 2006 году [13], являются двумя наиболее известными журналами в этой области с импакт-факторами 14,8 [14] и 4,0 [15] соответственно.   

Лауреаты Нобелевской премии по химической биологии

Области исследований

Гликобиология

Пример сиаловой кислоты , широко изучаемой молекулы в гликобиологии.

Гликобиология — это изучение структуры и функций углеводов . [23] В то время как ДНК , РНК и белки кодируются на генетическом уровне, углеводы не кодируются непосредственно из генома, и поэтому требуют других инструментов для их изучения. [24] Применяя химические принципы к гликобиологии, можно разработать новые методы анализа и синтеза углеводов. [25] Например, клетки можно снабжать синтетическими вариантами природных сахаров для исследования их функций. Исследовательская группа Кэролин Бертоцци разработала методы сайт-специфического реагирования молекул на поверхности клеток с помощью синтетических сахаров. [26]

Комбинаторная химия

Процесс выбора рецептора в комбинаторной химии.

Комбинаторная химия включает в себя одновременный синтез большого количества родственных соединений для высокопроизводительного анализа. [27] Химические биологи могут использовать принципы комбинаторной химии для синтеза активных лекарственных соединений и максимизации эффективности скрининга. [28] Аналогичным образом, эти принципы могут быть использованы в областях сельского хозяйства и пищевых исследований, в частности, в синтезе ненатуральных продуктов и в создании новых ингибиторов ферментов. [29]

Синтез пептидов

Твердофазный синтез пептидов .

Химический синтез белков является ценным инструментом в химической биологии, поскольку он позволяет вводить неприродные аминокислоты, а также специфическое для остатков включение « посттрансляционных модификаций », таких как фосфорилирование , гликозилирование , ацетилирование и даже убиквитинирование . [30] Эти свойства ценны для химических биологов, поскольку неприродные аминокислоты могут быть использованы для исследования и изменения функциональности белков, в то время как посттрансляционные модификации, как широко известно, регулируют структуру и активность белков. [31] Хотя для достижения этих целей были разработаны строго биологические методы, химический синтез пептидов часто имеет более низкие технические и практические барьеры для получения небольших количеств желаемого белка. [32]

Для создания полипептидных цепей размером с белок с небольшими пептидными фрагментами, полученными путем синтеза, биологи-химики могут использовать процесс нативного химического лигирования . [33] Нативное химическое лигирование включает в себя соединение С-концевого тиоэфира и N-концевого остатка цистеина, что в конечном итоге приводит к образованию «нативной» амидной связи. [34] Другие стратегии, которые использовались для лигирования пептидных фрагментов с использованием химии переноса ацила, впервые представленной с нативным химическим лигированием, включают лигирование выраженного белка , [35] методы сульфуризации/десульфуризации, [36] и использование удаляемых тиоловых вспомогательных веществ. [37]

Методы обогащения для протеомики

Химические биологи работают над улучшением протеомики посредством разработки стратегий обогащения, химических аффинных меток и новых зондов. Образцы для протеомики часто содержат много пептидных последовательностей, и интересующая последовательность может быть высокопредставленной или иметь низкую распространенность, что создает барьер для их обнаружения. Методы химической биологии могут снизить сложность образца путем селективного обогащения с использованием аффинной хроматографии . Это включает в себя нацеливание на пептид с отличительной особенностью, такой как биотиновая метка или посттрансляционная модификация . [38] Были разработаны методы, которые включают использование антител, лектинов для захвата гликопротеинов и иммобилизованных ионов металлов для захвата фосфорилированных пептидов и субстратов ферментов для захвата выбранных ферментов.

Ферментные зонды

Для исследования ферментативной активности в отличие от общего белка были разработаны реагенты на основе активности для маркировки ферментативно активной формы белков (см. Протеомика на основе активности ). Например, ингибиторы сериновой гидролазы и цистеиновой протеазы были преобразованы в ингибиторы суицида . [39] Эта стратегия повышает способность выборочно анализировать компоненты с низким содержанием посредством прямого нацеливания. [40] Активность фермента также можно контролировать с помощью преобразованного субстрата. [41] Идентификация субстратов фермента является проблемой значительной сложности в протеомике и имеет жизненно важное значение для понимания путей передачи сигнала в клетках. Разработанный метод использует «аналогово-чувствительные» киназы для маркировки субстратов с использованием неестественного аналога АТФ, облегчая визуализацию и идентификацию с помощью уникальной ручки. [42]

Использование биологии

Многие исследовательские программы также сосредоточены на использовании природных биомолекул для выполнения биологических задач или для поддержки нового химического метода. В этой связи исследователи химической биологии показали, что ДНК может служить шаблоном для синтетической химии, самоорганизующиеся белки могут служить структурным каркасом для новых материалов, а РНК может быть преобразована in vitro для получения новой каталитической функции. Кроме того, гетеробифункциональные (двусторонние) синтетические малые молекулы, такие как димеризаторы или PROTAC, объединяют два белка внутри клеток, что может синтетически вызывать важные новые биологические функции, такие как целевая деградация белка. [43]

Направленная эволюция

Основной целью белковой инженерии является разработка новых пептидов или белков с желаемой структурой и химической активностью. [44] Поскольку наши знания о взаимосвязи между первичной последовательностью, структурой и функцией белков ограничены, рациональный дизайн новых белков с инженерными активностями является чрезвычайно сложной задачей. [45] В направленной эволюции повторяющиеся циклы генетической диверсификации, за которыми следует процесс скрининга или отбора, могут использоваться для имитации естественного отбора в лабораторных условиях для разработки новых белков с желаемой активностью. [46]

Существует несколько методов создания больших библиотек вариантов последовательностей. Среди наиболее широко используемых — воздействие на ДНК ультрафиолетовым излучением или химическими мутагенами , подверженная ошибкам ПЦР , вырожденные кодоны или рекомбинация . [47] [48] После создания большой библиотеки вариантов используются методы отбора или скрининга для поиска мутантов с желаемым атрибутом. Распространенные методы отбора/скрининга включают FACS , [49] отображение мРНК , [50] фаговое отображение и компартментализацию in vitro . [51] После того, как найдены полезные варианты, их последовательность ДНК амплифицируется и подвергается дальнейшим раундам диверсификации и отбора.

Развитие методов направленной эволюции было отмечено в 2018 году присуждением Нобелевской премии по химии Фрэнсис Арнольд за эволюцию ферментов и Джорджу Смиту и Грегори Винтеру за фаговый дисплей. [52]

Биоортогональные реакции

Успешное маркирование интересующей молекулы требует специфической функционализации этой молекулы для хемоспецифической реакции с оптическим зондом. Для того чтобы эксперимент по маркировке считался надежным, эта функционализация должна минимально возмущать систему. К сожалению, эти требования часто трудно выполнить. Многие из реакций, обычно доступных химикам-органикам в лаборатории, недоступны в живых системах. [53] Реакции, чувствительные к воде и окислительно-восстановительным процессам, не будут протекать, реагенты, склонные к нуклеофильной атаке, не будут обеспечивать хемоспецифичности, и любые реакции с большими кинетическими барьерами не найдут достаточно энергии в относительно низкотемпературной среде живой клетки. [54] Таким образом, химики недавно разработали панель биоортогональной химии , которая протекает хемоспецифически, несмотря на среду отвлекающих реактивных материалов in vivo .

Связывание зонда с интересующей молекулой должно происходить в течение достаточно короткого промежутка времени; [55] поэтому кинетика реакции связывания должна быть весьма благоприятной. Клик-химия хорошо подходит для заполнения этой ниши, поскольку клик-реакции являются быстрыми, спонтанными, селективными и высокопродуктивными. К сожалению, самая известная «клик-реакция», [3+2] циклоприсоединение между азидом и ациклическим алкином , катализируется медью, что создает серьезную проблему для использования in vivo из-за токсичности меди. Чтобы обойти необходимость в катализаторе, лаборатория Кэролин Р. Бертоцци ввела в алкиновые виды присущее им напряжение, используя циклический алкин. В частности, циклооктин реагирует с азидо-молекулами с особой энергией.

Открытие биомолекул посредством метагеномики

Достижения в области современных технологий секвенирования в конце 1990-х годов позволили ученым исследовать ДНК сообществ организмов в их естественной среде обитания («eDNA»), без культивирования отдельных видов в лаборатории. Этот метагеномный подход позволил ученым изучить широкий выбор организмов, которые ранее не были охарактеризованы из-за некомпетентных условий роста. Источниками eDNA являются почвы , океан, недра , горячие источники , гидротермальные источники , полярные ледяные шапки , гиперсоленые места обитания и среды с экстремальным pH. [56] Из многих приложений метагеномики такие исследователи, как Джо Хандельсман , Джон Кларди и Роберт М. Гудман , исследовали метагеномные подходы к открытию биологически активных молекул, таких как антибиотики . [57]

Обзор метагеномных методов
Обзор метагеномных методов

Функциональные или гомологичные стратегии скрининга использовались для идентификации генов, которые производят небольшие биоактивные молекулы. Функциональные метагеномные исследования предназначены для поиска определенных фенотипов , которые связаны с молекулами со специфическими характеристиками. Гомологические метагеномные исследования, с другой стороны, предназначены для изучения генов с целью идентификации консервативных последовательностей , которые ранее были связаны с экспрессией биологически активных молекул. [58]

Функциональные метагеномные исследования позволяют открывать новые гены, которые кодируют биологически активные молекулы. Эти анализы включают анализы с верхним наложением агара, где антибиотики создают зоны ингибирования роста против тестовых микробов, и анализы pH, которые могут скрининговать изменение pH из-за вновь синтезированных молекул с использованием индикатора pH на агаровой пластине. [59] Скрининг экспрессии генов, индуцированной субстратом (SIGEX), метод скрининга экспрессии генов, которые индуцируются химическими соединениями, также использовался для поиска генов со специфическими функциями. [59] Метагеномные исследования на основе гомологии привели к быстрому открытию генов, которые имеют гомологичные последовательности, как ранее известные гены, которые отвечают за биосинтез биологически активных молекул. Как только гены секвенированы, ученые могут сравнивать тысячи бактериальных геномов одновременно. [58] Преимущество перед функциональными метагеномными анализами заключается в том, что гомологические метагеномные исследования не требуют наличия системы организма-хозяина для экспрессии метагеномов, поэтому этот метод может потенциально сэкономить время, затрачиваемое на анализ нефункциональных геномов. Это также привело к открытию нескольких новых белков и малых молекул. [60] Кроме того, исследование in silico от Глобального океанического метагеномного исследования обнаружило 20 новых лантибиотических циклаз. [61]

Киназы

Посттрансляционная модификация белков с фосфатными группами киназами является ключевым регуляторным шагом во всех биологических системах. События фосфорилирования, либо фосфорилирование протеинкиназами, либо дефосфорилирование фосфатазами , приводят к активации или дезактивации белка. Эти события оказывают влияние на регуляцию физиологических путей, что делает возможность препарировать и изучать эти пути неотъемлемой частью понимания деталей клеточных процессов. Существует ряд проблем, а именно: огромный размер фосфопротеома, мимолетная природа событий фосфорилирования и связанные с этим физические ограничения классических биологических и биохимических методов, которые ограничили развитие знаний в этой области. [62]

Благодаря использованию малых молекулярных модуляторов протеинкиназ химические биологи получили лучшее понимание эффектов фосфорилирования белков. Например, неселективные и селективные ингибиторы киназы, такие как класс соединений пиридинилимидазола [63], являются мощными ингибиторами, полезными при рассечении сигнальных путей МАР-киназы . Эти соединения пиридинилимидазола функционируют, воздействуя на карман связывания АТФ . Хотя этот подход, а также связанные с ним подходы [64] [65] с небольшими модификациями, оказались эффективными в ряде случаев, этим соединениям не хватает адекватной специфичности для более общих применений. Другой класс соединений, ингибиторы на основе механизмов, объединяет знания энзимологии киназы с ранее используемыми мотивами ингибирования. Например, «аналог бисубстрата» ингибирует действие киназы, связывая как консервативный карман связывания АТФ, так и сайт распознавания белка/пептида на специфической киназе. [66] Исследовательские группы также использовали аналоги АТФ в качестве химических зондов для изучения киназ и идентификации их субстратов. [67] [68] [69]

Разработка новых химических средств включения фосфомиметических аминокислот в белки дала важное понимание эффектов событий фосфорилирования. События фосфорилирования обычно изучались путем мутации идентифицированного сайта фосфорилирования ( серина , треонина или тирозина ) в аминокислоту, такую ​​как аланин , которая не может быть фосфорилирована. Однако эти методы имеют ограничения, и химические биологи разработали улучшенные способы исследования фосфорилирования белков. Устанавливая фосфосерин, фосфотреонин или аналогичные фосфонатные имитаторы в нативные белки, исследователи могут проводить исследования in vivo для изучения эффектов фосфорилирования, увеличивая количество времени, в течение которого происходит событие фосфорилирования, при этом минимизируя часто неблагоприятные эффекты мутаций. Лигирование экспрессированных белков оказалось успешным методом для синтетического получения белков, которые содержат фосфомиметические молекулы на любом конце. [70] Кроме того, исследователи использовали мутагенез неприродных аминокислот в целевых участках внутри пептидной последовательности. [71] [72]

Достижения в области химической биологии также улучшили классические методы визуализации действия киназы. Например, разработка пептидных биосенсоров — пептидов, содержащих встроенные флуорофоры, улучшила временное разрешение анализов связывания in vitro. [73] Одним из наиболее полезных методов изучения действия киназы является флуоресцентный резонансный перенос энергии (FRET) . Чтобы использовать FRET для исследований фосфорилирования, флуоресцентные белки соединяются как с доменом связывания фосфоаминокислоты, так и с пептидом, который может быть фосфорилирован. При фосфорилировании или дефосфорилировании субстратного пептида происходит конформационное изменение, которое приводит к изменению флуоресценции. [74] FRET также использовался в тандеме с флуоресцентной микроскопией прижизненной визуализации (FLIM) [75] или флуоресцентно конъюгированными антителами и проточной цитометрией [76] для получения количественных результатов с превосходным временным и пространственным разрешением.

Биологическая флуоресценция

Химические биологи часто изучают функции биологических макромолекул с помощью методов флуоресценции . Преимущество флуоресценции по сравнению с другими методами заключается в ее высокой чувствительности, неинвазивности, безопасном обнаружении и способности модулировать сигнал флуоресценции. В последние годы открытие зеленого флуоресцентного белка (GFP) Роджером Й. Циеном и другими, гибридных систем и квантовых точек позволило более точно оценить местоположение и функцию белка. [77] Используются три основных типа флуорофоров: небольшие органические красители, зеленые флуоресцентные белки и квантовые точки . Малые органические красители обычно имеют массу менее 1 кДа и были модифицированы для повышения фотостабильности и яркости, а также снижения самозатухания. Квантовые точки имеют очень острые длины волн, высокую молярную поглощательную способность и квантовый выход. Как органические красители, так и квантовые красители не обладают способностью распознавать интересующий белок без помощи антител, поэтому они должны использовать иммуномаркировку . Флуоресцентные белки генетически закодированы и могут быть слиты с интересующим вас белком. Другой метод генетического мечения — это система тетрацистеинового биарсеника, которая требует модификации целевой последовательности, включающей четыре цистеина, которые связывают проницаемые для мембран биарсенические молекулы, зеленый и красный красители «FlAsH» и «ReAsH», с пикомолярным сродством. Как флуоресцентные белки, так и биарсенический тетрацистеин могут быть экспрессированы в живых клетках, но имеют серьезные ограничения при эктопической экспрессии и могут вызвать потерю функции.

Флуоресцентные методы использовались для оценки ряда динамики белков, включая отслеживание белков, конформационные изменения, взаимодействия белок-белок, синтез и оборот белка, а также активность ферментов и другие. Три общих подхода к измерению перераспределения и диффузии белковой сети — это отслеживание отдельных частиц, корреляционная спектроскопия и методы фотомаркировки. При отслеживании отдельных частиц отдельная молекула должна быть как яркой, так и достаточно разреженной, чтобы ее можно было отслеживать с одного видео на другое. Корреляционная спектроскопия анализирует колебания интенсивности, возникающие в результате миграции флуоресцентных объектов в небольшой объем и из него в фокусе лазера. При фотомаркировке флуоресцентный белок может быть дегаснут в субклеточной области с использованием интенсивного локального освещения, и судьба маркированной молекулы может быть отображена напрямую. Мишале и его коллеги использовали квантовые точки для отслеживания отдельных частиц с использованием биотиновых квантовых точек в клетках HeLa. [78] Один из лучших способов обнаружения конформационных изменений в белках — это маркировка интересующего белка двумя флуорофорами в непосредственной близости. FRET будет реагировать на внутренние конформационные изменения, возникающие в результате переориентации одного флуорофора по отношению к другому. Можно также использовать флуоресценцию для визуализации активности фермента, обычно с использованием протеомики на основе погашенной активности (qABP). Ковалентное связывание qABP с активным сайтом целевого фермента предоставит прямые доказательства того, отвечает ли фермент за сигнал при высвобождении гасителя и восстановлении флуоресценции. [79]

Образование в области химической биологии

Высшее образование

Несмотря на рост биологических исследований на химических факультетах, попытки интегрировать химическую биологию в учебные программы бакалавриата отсутствуют. [80] Например, хотя Американское химическое общество (ACS) требует, чтобы базовые курсы в бакалавриате по химии включали биохимию, никаких других связанных с биологией курсов по химии не требуется. [81]

Хотя курс химической биологии часто не требуется для получения степени бакалавра по химии, многие университеты теперь предлагают вводные курсы химической биологии для своих студентов. Университет Британской Колумбии, например, предлагает курс четвертого года по синтетической химической биологии. [82]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Schreiber SL (июль 2005 г.). «Малые молекулы: недостающее звено в центральной догме». Nature Chemical Biology . 1 (2): 64–66. doi :10.1038/nchembio0705-64. PMID  16407997. S2CID  14399359.
  2. ^ ab Miller A, Tanner J (2008). Основы химической биологии: Структура и динамика биологических макромолекул . Англия: John Wiley & Sons, Ltd. стр. vi–x. ISBN 978-0-470-84530-1.
  3. ^ ab Hricovini M, Jampilek J (февраль 2023 г.). «Химия на пути к биологии». Международный журнал молекулярных наук . 24 (4): 3998. doi : 10.3390/ijms24043998 . PMC 9960482. PMID  36835407 . 
  4. ^ Тейлор А. Е. (1907). О брожении . 8. Т. 1. University Press.
  5. ^ Leathes JB (октябрь 1930 г.). «Харвейнская речь о рождении химической биологии». British Medical Journal . 2 (3642): 671–676. doi :10.1136/bmj.2.3642.671. PMC 2451377. PMID  20775787 . 
  6. ^ ab Morrison KL, Weiss GA (январь 2006 г.). «Истоки химической биологии». Nature Chemical Biology . 2 (1): 3–6. doi :10.1038/nchembio0106-3. PMID  16408079. S2CID  8427286.
  7. ^ Ramberg PJ (ноябрь 2000 г.). «Смерть витализма и рождение органической химии: синтез мочевины Вёлера и дисциплинарная идентичность органической химии». Ambix . 47 (3): 170–195. doi :10.1179/amb.2000.47.3.170. PMID  11640223. S2CID  44613876.
  8. ^ Кинне-Сафран Э., Кинне РК (1999). «Витализм и синтез мочевины. От Фридриха Велера до Ганса А. Кребса». Американский журнал нефрологии . 19 (2): 290–4. дои : 10.1159/000013463. PMID  10213830. S2CID  71727190.
  9. ^ Hong J (август 2014 г.). «Синтез натуральных продуктов на стыке химии и биологии». Химия . 20 (33): 10204–10212. doi :10.1002/chem.201402804. PMC 4167019. PMID  25043880 . 
  10. ^ ab Dahm R (январь 2008 г.). «Открытие ДНК: Фридрих Мишер и ранние годы исследований нуклеиновых кислот». Генетика человека . 122 (6): 565–581. doi :10.1007/s00439-007-0433-0. PMID  17901982. S2CID  915930.
  11. ^ Dahm R (февраль 2005 г.). «Фридрих Мишер и открытие ДНК». Developmental Biology . 278 (2): 274–288. doi :10.1016/j.ydbio.2004.11.028. PMID  15680349.
  12. ^ "Каталог LC - Информация о товаре (полная запись)". catalog.loc.gov . Получено 6 ноября 2023 г. .
  13. ^ "Каталог LC - Информация о товаре (полная запись)". catalog.loc.gov . OCLC  58045378 . Получено 6 ноября 2023 г. .
  14. ^ "Journal Metrics | Nature Chemical Biology". www.nature.com . Получено 6 ноября 2023 г. .
  15. ^ "О журнале". ACS Publications . Получено 5 ноября 2023 г.
  16. ^ ab "Нобелевская премия по химии 1980 года". NobelPrize.org . Получено 6 ноября 2023 г. .
  17. ^ ab "Нобелевская премия по химии 1993 года". NobelPrize.org . Получено 6 ноября 2023 г. .
  18. ^ "Нобелевская премия по химии 2009 года". NobelPrize.org . Получено 6 ноября 2023 г. .
  19. ^ "Нобелевская премия по химии 2012 года". NobelPrize.org . Получено 6 ноября 2023 г. .
  20. ^ "Нобелевская премия по химии 2018 года". NobelPrize.org . Получено 6 ноября 2023 г. .
  21. ^ "Нобелевская премия по химии 2020 года". NobelPrize.org . Получено 6 ноября 2023 г. .
  22. ^ ab "Нобелевская премия по химии 2022". NobelPrize.org . Получено 6 ноября 2023 г. .
  23. ^ Dwek RA (март 1996 г.). «Гликобиология: к пониманию функции сахаров». Chemical Reviews . 96 (2): 683–720. doi :10.1021/cr940283b. PMID  11848770.
  24. ^ Springer SA, Gagneux P (март 2016 г.). «Гликомика: раскрытие динамической экологии и эволюции молекул сахара». Журнал протеомики . 135 : 90–100. doi :10.1016/j.jprot.2015.11.022. PMC 4762723. PMID  26626628 . 
  25. ^ Wu CY, Wong CH (июнь 2011 г.). «Химия и гликобиология». Chemical Communications . 47 (22): 6201–6207. doi :10.1039/c0cc04359a. PMID  21503322.
  26. ^ "Группа Бертоцци". Группа Бертоцци . Проверено 4 декабря 2023 г.
  27. ^ Liu R, Li X, Lam KS (июнь 2017 г.). «Комбинаторная химия в открытии лекарств». Current Opinion in Chemical Biology . 38 : 117–126. doi : 10.1016/j.cbpa.2017.03.017. PMC 5645069. PMID  28494316 . 
  28. ^ Kennedy JP, Williams L, Bridges TM, Daniels RN, Weaver D, Lindsley CW (1 мая 2008 г.). «Применение науки комбинаторной химии в современном открытии лекарств». Журнал комбинаторной химии . 10 (3): 345–354. doi :10.1021/cc700187t. PMID  18220367.
  29. ^ Вонг Д., Робертсон Г. (декабрь 2004 г.). «Применение комбинаторной химии и биологии к исследованию пищевых продуктов». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 52 (24): 7187–7198. doi :10.1021/jf040140i. PMID  15563194.
  30. ^ Ramazi S, Zahiri J (апрель 2021 г.). «Посттрансляционные модификации белков: ресурсы, инструменты и методы прогнозирования». База данных . 2021 . doi :10.1093/database/baab012. PMC 8040245 . PMID  33826699. 
  31. ^ Adhikari A, Bhattarai BR, Aryal A, Thapa N, Kc P, Adhikari A, et al. (Ноябрь 2021 г.). «Перепрограммирование природных белков с использованием неприродных аминокислот». RSC Advances . 11 (60): 38126–38145. Bibcode : 2021RSCAd..1138126A. doi : 10.1039/D1RA07028B. PMC 9044140. PMID  35498070 . 
  32. ^ Chandrudu S, Simerska P, Toth I (апрель 2013 г.). «Химические методы получения пептидов и белков». Molecules . 18 (4): 4373–4388. doi : 10.3390/molecules18044373 . PMC 6270108 . PMID  23584057. 
  33. ^ Cistrone PA, Bird MJ, Flood DT, Silvestri AP, Hintzen JC, Thompson DA, Dawson PE (март 2019 г.). "Нативная химическая лигация пептидов и белков". Current Protocols in Chemical Biology . 11 (1): e61. doi :10.1002/cpch.61. PMC 6384150. PMID  30645048 . 
  34. ^ Hermanson GT (январь 2013 г.). «Глава 3 — Реакции биоконъюгации». В Hermanson GT (ред.). Методы биоконъюгации (третье изд.). Boston: Academic Press. стр. 229–258. doi :10.1016/b978-0-12-382239-0.00003-0. ISBN 978-0-12-382239-0.
  35. ^ Muir TW, Sondhi D, Cole PA (июнь 1998 г.). «Лигирование экспрессируемых белков: общий метод белковой инженерии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (12): 6705–6710. Bibcode : 1998PNAS...95.6705M. doi : 10.1073 /pnas.95.12.6705 . PMC 22605. PMID  9618476. 
  36. ^ Jin K, Li T, Chow HY, Liu H, Li X (ноябрь 2017 г.). «Десульфуризация PB: эффективный метод химического синтеза белка и сайт-специфического дейтерирования». Angewandte Chemie . 56 (46): 14607–14611. doi :10.1002/anie.201709097. PMID  28971554.
  37. ^ Nilsson BL, Soellner MB, Raines RT (1 июня 2005 г.). «Химический синтез белков». Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 34 (1): 91–118. doi :10.1146/annurev.biophys.34.040204.144700. PMC 2845543. PMID  15869385 . 
  38. ^ Zhao Y, Jensen ON (октябрь 2009 г.). «Протеомика, специфичная для модификаций: стратегии для характеристики посттрансляционных модификаций с использованием методов обогащения». Proteomics . 9 (20): 4632–4641. doi :10.1002/pmic.200900398. PMC 2892724 . PMID  19743430. 
  39. ^ Лопес-Отин С, Overall CM (июль 2002 г.). «Протеазная деградомика: новый вызов для протеомики». Nature Reviews. Молекулярная клеточная биология . 3 (7): 509–519. doi :10.1038/nrm858. PMID  12094217. S2CID  7586786.
  40. ^ Adam GC, Cravatt BF, Sorensen EJ (январь 2001 г.). «Профилирование специфической реактивности протеома с помощью ненаправленных зондов на основе активности». Химия и биология . 8 (1): 81–95. doi : 10.1016/S1074-5521(00)90060-7 . PMID  11182321.
  41. ^ Туречек Ф. (январь 2002 г.). «Масс-спектрометрия в сочетании с аффинным захватом-выпуском и изотопно-кодированными аффинными метками для количественного анализа белков». Журнал масс-спектрометрии . 37 (1): 1–14. Bibcode : 2002JMSp...37....1T. doi : 10.1002/jms.275. PMID  11813306.
  42. ^ Blethrow J, Zhang C, Shokat KM, Weiss EL (май 2004 г.). «Разработка и использование аналогово-чувствительных протеинкиназ». Current Protocols in Molecular Biology . Глава 18: Раздел 18.11. doi :10.1002/0471142727.mb1811s66. PMID  18265343. S2CID  25869680.
  43. ^ Cermakova K, Hodges HC (август 2018 г.). «Лекарства и зонды нового поколения для биологии хроматина: от направленной деградации белков до разделения фаз». Molecules . 23 (8): 1958. doi : 10.3390/molecules23081958 . PMC 6102721 . PMID  30082609. 
  44. ^ Dhanjal JK, Malik V, Radhakrishnan N, Sigar M, Kumari A, Sundar D (январь 2019 г.). «Подходы к вычислительной белковой инженерии для эффективного проектирования новых молекул». В Ranganathan S, Gribskov M, Nakai K, Schönbach C (ред.). Энциклопедия биоинформатики и вычислительной биологии . Oxford: Academic Press. стр. 631–643. doi :10.1016/b978-0-12-809633-8.20150-7. ISBN 978-0-12-811432-2. S2CID  196001607 . Получено 6 декабря 2023 г. .
  45. ^ Kuhlman B, Bradley P (ноябрь 2019 г.). «Достижения в прогнозировании и проектировании структуры белка». Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 20 (11): 681–697. doi :10.1038/s41580-019-0163-x. PMC 7032036. PMID 31417196  . 
  46. ^ Jäckel C, Kast P, Hilvert D (2008). «Протеиновый дизайн с помощью направленной эволюции». Annual Review of Biophysics . 37 : 153–173. doi :10.1146/annurev.biophys.37.032807.125832. PMID  18573077.
  47. ^ Taylor SV, Walter KU, Kast P, Hilvert D (сентябрь 2001 г.). «Поиск пространства последовательностей для белковых катализаторов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (19): 10596–10601. Bibcode : 2001PNAS ...9810596T. doi : 10.1073/pnas.191159298 . PMC 58511. PMID  11535813. 
  48. ^ Bittker JA, Le BV, Liu JM, Liu DR (май 2004 г.). «Направленная эволюция белковых ферментов с использованием негомологичной случайной рекомбинации». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 101 (18): 7011–7016. Bibcode : 2004PNAS..101.7011B. doi : 10.1073/pnas.0402202101 . PMC 406457. PMID 15118093  . 
  49. ^ Ахарони А., Гриффитс А.Д., Тауфик Д.С. (апрель 2005 г.). «Высокопроизводительные скрининги и выборы генов, кодирующих ферменты». Current Opinion in Chemical Biology . 9 (2): 210–216. doi :10.1016/j.cbpa.2005.02.002. PMID  15811807.
  50. ^ Wilson DS, Keefe AD, Szostak JW (март 2001 г.). «Использование отображения мРНК для выбора высокоаффинных связывающих белок пептидов». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (7): 3750–3755. Bibcode : 2001PNAS...98.3750W. doi : 10.1073/pnas.061028198 . PMC 31124. PMID  11274392. 
  51. ^ Тауфик Д.С., Гриффитс А.Д. (июль 1998 г.). «Созданное человеком клеточноподобное пространство для молекулярной эволюции». Nature Biotechnology . 16 (7): 652–656. doi :10.1038/nbt0798-652. PMID  9661199. S2CID  25527137.
  52. ^ "Нобелевская премия по химии 2018 года". NobelPrize.org . Получено 3 октября 2018 г. .
  53. ^ Jonsson AL, Roberts MA, Kiappes JL, Scott KA (октябрь 2017 г.). «Основная химия для биохимиков». Essays in Biochemistry . 61 (4): 401–427. doi :10.1042/EBC20160094. PMC 5869253. PMID  28951470 . 
  54. ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). «Катализ и использование энергии клетками». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Garland Science . Получено 6 декабря 2023 г.
  55. ^ Чен К, Чен Х (2010). «Проектирование и разработка зондов молекулярной визуализации». Текущие темы в медицинской химии . 10 (12): 1227–1236. doi :10.2174/156802610791384225. PMC 3632640. PMID  20388106 . 
  56. ^ Келлер М., Зенглер К. (февраль 2004 г.). «Использование микробного разнообразия». Nature Reviews. Микробиология . 2 (2): 141–150. doi :10.1038/nrmicro819. PMID  15040261. S2CID  11512358.
  57. ^ Handelsman J, Rondon MR, Brady SF, Clardy J, Goodman RM (октябрь 1998 г.). «Молекулярно-биологический доступ к химии неизвестных почвенных микробов: новый рубеж для натуральных продуктов». Химия и биология . 5 (10): R245–R249. doi : 10.1016/S1074-5521(98)90108-9 . PMID  9818143.
  58. ^ ab Banik JJ, Brady SF (октябрь 2010 г.). «Недавнее применение метагеномных подходов к открытию антимикробных препаратов и других биоактивных малых молекул». Current Opinion in Microbiology . 13 (5): 603–609. doi :10.1016/j.mib.2010.08.012. PMC 3111150. PMID  20884282 . 
  59. ^ ab Daniel R (июнь 2005 г.). «Метагеномика почвы». Nature Reviews. Микробиология . 3 (6): 470–478. doi :10.1038/nrmicro1160. PMID  15931165. S2CID  32604394.
  60. ^ Bunterngsook B, Kanokratana P, Thongaram T, Tanapongpipat S, Uengwetwanit T, Rachdawong S и др. (2010). «Идентификация и характеристика липолитических ферментов из метагенома торфяно-болотной лесной почвы». Бионаука, биотехнология и биохимия . 74 (9): 1848–1854. doi : 10.1271/bbb.100249 . PMID  20834152.
  61. ^ Li B, Sher D, Kelly L, Shi Y, Huang K, Knerr PJ и др. (июнь 2010 г.). «Каталитическая разнородность в биосинтезе вторичных метаболитов циклических пептидов в планктонных морских цианобактериях». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (23): 10430–10435. Bibcode : 2010PNAS..10710430L. doi : 10.1073/pnas.0913677107 . PMC 2890784. PMID  20479271 . 
  62. ^ Tarrant MK, Cole PA (2009). «Химическая биология фосфорилирования белков». Annual Review of Biochemistry . 78 : 797–825. doi :10.1146/annurev.biochem.78.070907.103047. PMC 3074175. PMID  19489734 . 
  63. ^ Wilson KP, McCaffrey PG, Hsiao K, Pazhanisamy S, Galullo V, Bemis GW и др. (июнь 1997 г.). «Структурная основа специфичности ингибиторов пиридинилимидазола МАР-киназы p38». Химия и биология . 4 (6): 423–431. doi : 10.1016/S1074-5521(97)90194-0 . PMID  9224565.
  64. ^ Pargellis C, Tong L, Churchill L, Cirillo PF, Gilmore T, Graham AG и др. (апрель 2002 г.). «Ингибирование МАР-киназы p38 с использованием нового аллостерического сайта связывания». Nature Structural Biology . 9 (4): 268–272. doi :10.1038/nsb770. PMID  11896401. S2CID  22680843.
  65. ^ Schindler T, Bornmann W, Pellicena P, Miller WT, Clarkson B, Kuriyan J (сентябрь 2000 г.). «Структурный механизм ингибирования STI-571 тирозинкиназы Абельсона». Science . 289 (5486): 1938–1942. Bibcode :2000Sci...289.1938S. doi :10.1126/science.289.5486.1938. PMID  10988075. S2CID  957274.
  66. ^ Parang K, Till JH, Ablooglu AJ, Kohanski RA, Hubbard SR, Cole PA (январь 2001 г.). «Механизм-ориентированное проектирование ингибитора протеинкиназы». Nature Structural Biology . 8 (1): 37–41. doi :10.1038/83028. PMID  11135668. S2CID  12994600.
  67. ^ Fouda AE, Pflum MK (август 2015 г.). «Проницаемый для клеток аналог АТФ для биотинилирования, катализируемого киназой». Angewandte Chemie . 54 (33): 9618–9621. doi :10.1002/anie.201503041. PMC 4551444 . PMID  26119262. 
  68. ^ Senevirathne C, Embogama DM, Anthony TA, Fouda AE, Pflum MK (январь 2016 г.). «Общность биотинилирования, катализируемого киназой». Bioorganic & Medicinal Chemistry . 24 (1): 12–19. doi :10.1016/j.bmc.2015.11.029. PMC 4921744. PMID  26672511 . 
  69. ^ Энтони TM, Дедигама-Араччиге PM, Эмбогама DM, Фанер TR, Фуда AE, Пфлум MK (2015). «Аналоги АТФ в исследовании протеинкиназы». В Kraatz HB, Sanela M (ред.). Киномика: подходы и приложения . Wiley. стр. 137–68. doi :10.1002/9783527683031.ch6. ISBN 978-3-527-68303-1.
  70. ^ Muir TW, Sondhi D, Cole PA (июнь 1998 г.). «Лигирование экспрессируемых белков: общий метод белковой инженерии». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 95 (12): 6705–6710. Bibcode : 1998PNAS...95.6705M. doi : 10.1073 /pnas.95.12.6705 . PMC 22605. PMID  9618476. 
  71. ^ Noren CJ, Anthony-Cahill SJ, Griffith MC, Schultz PG (апрель 1989). «Общий метод сайт-специфического включения неприродных аминокислот в белки». Science . 244 (4901): 182–188. Bibcode :1989Sci...244..182N. doi :10.1126/science.2649980. PMID  2649980.
  72. ^ Ван Л., Се Дж., Шульц П. Г. (2006). «Расширение генетического кода». Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure . 35 : 225–249. doi :10.1146/annurev.biophys.35.101105.121507. PMID  16689635.
  73. ^ Sharma V, Wang Q, Lawrence DS (январь 2008 г.). «Флуоресцентные сенсоры активности протеинкиназы на основе пептидов: разработка и применение». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1784 (1): 94–99. doi :10.1016/j.bbapap.2007.07.016. PMC 2684651. PMID  17881302 . 
  74. ^ Violin JD, Zhang J, Tsien RY, Newton AC (июнь 2003 г.). «Генетически кодируемый флуоресцентный репортер обнаруживает колебательное фосфорилирование протеинкиназой C». Журнал клеточной биологии . 161 (5): 899–909. doi :10.1083/jcb.200302125. PMC 2172956. PMID  12782683 . 
  75. ^ Verveer PJ, Wouters FS, Reynolds AR, Bastiaens PI (ноябрь 2000 г.). «Количественная визуализация распространения сигнала латерального рецептора ErbB1 в плазматической мембране». Science . 290 (5496): 1567–1570. Bibcode :2000Sci...290.1567V. doi :10.1126/science.290.5496.1567. PMID  11090353.
  76. ^ Мюллер С., Демоц С., Буллиард К., Валитутти С. (июнь 1999 г.). «Кинетика и степень активации протеинтирозинкиназы в отдельных Т-клетках при антигенной стимуляции». Иммунология . 97 (2): 287–293. doi :10.1046/j.1365-2567.1999.00767.x. PMC 2326824. PMID  10447744 . 
  77. ^ Giepmans BN, Adams SR, Ellisman MH, Tsien RY (апрель 2006 г.). «Флуоресцентный набор инструментов для оценки расположения и функции белка». Science . 312 (5771): 217–224. Bibcode :2006Sci...312..217G. doi :10.1126/science.1124618. PMID  16614209. S2CID  1288600.
  78. ^ Мишале X, Пино FF, Бентолила LA, Цай JM, Дузе S, Ли JJ и др. (январь 2005 г.). «Квантовые точки для живых клеток, визуализации in vivo и диагностики». Science . 307 (5709): 538–544. Bibcode :2005Sci...307..538M. doi :10.1126/science.1104274. PMC 1201471 . PMID  15681376. 
  79. ^ Terai T, Nagano T (октябрь 2008 г.). «Флуоресцентные зонды для приложений биовизуализации». Current Opinion in Chemical Biology . 12 (5): 515–521. doi :10.1016/j.cbpa.2008.08.007. PMID  18771748.
  80. ^ Begley TP (октябрь 2005 г.). «Химическая биология: образовательная задача для химических факультетов». Nature Chemical Biology . 1 (5): 236–238. doi :10.1038/nchembio1005-236. PMID  16408045. S2CID  30591672.
  81. ^ "Курсовая работа". Американское химическое общество . Получено 2 декабря 2023 г.
  82. ^ "Химия 461: Синтетическая химическая биология | Химия UBC". www.chem.ubc.ca . Получено 2 декабря 2023 г. .

Дальнейшее чтение

Журналы