ÄûÃʵ¼º½

Väitöskirjan nimi: Harnessing biomolecular click reactions for modular protein engineering and functionalization  

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Ruxia Fan 
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof. Jan Johansson, Karolinska Institute, Ruotsi 
Kustos: Assistant Prof. Sesilja Aranko, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Harnessing biomolecular click reactions for modular protein engineering and functionalization  

 
Proteiinit muodostavat keskeisiä rakennuspalikoita edistyneille biologisille ja bioinspiroituneille materiaaleille niiden poikkeuksellisen rakenteellisen monimuotoisuuden, modulaarisuuden ja toiminnallisen monikäyttöisyyden ansiosta. Proteiinien potentiaalin täysimääräinen hyödyntäminen on kuitenkin edelleen haastavaa. Biomolekulaariset klikkausreaktiot tarjoavat lupaavia ratkaisuja laajentamalla liitosmenetelmien työkalupakkia geneettisesti koodattavilla ja tehokkailla reaktioilla, mikä mahdollistaa luotettavan ja modulaarisen proteiinien kokoamisen ja funktionalisoinnin.

Tämä väitöskirja käsittelee proteiinitekniikkaa biomolekulaaristen klikkausreaktioiden avulla keskittyen erityisesti uuden Catcher/Tag-proteiinigaatiojärjestelmän (SilkCatcher/SilkTag) kehittämiseen ja soveltamiseen modulaarisessa proteiinien kokoamisessa ja funktionalisoinnissa. Mallijärjestelminä käytettiin hämähäkkisilkkiä muistuttavia proteiineja. Tutkimuksessa kehitettiin minimaalinen Catcher/Tag-pari, joka mahdollistaa tehokkaan ja ortogonaalisen kovalenttisen proteiiniligaation. Catcher-domeenien ja Tag-peptidien väliseen rakenteelliseen affiniteettiin ja kovalenttiseen reaktiivisuuteen perustuen luotiin monipuolinen alusta, joka soveltuu monifragmenttiseen proteiinikonjugaatioon, entsyymien immobilisointiin, proteiinien puhdistukseen, kuitujen paikkaspesifiseen funktionalisointiin sekä hämähäkkisilkkiä muistuttavien proteiinien kontrolloituun polyfosforylaatioon. Lisäksi Catcher-domeenin liukoisuutta parantavat ominaisuudet tehostivat aggregaatioherkkien proteiinien ilmentymistä, mikä mahdollisti hämähäkkisilkkiä muistuttavien proteiinien tehokkaan tuotannon sekä vesipohjaisen kehräysjärjestelmän kehittämisen erittäin venyvien ja kestävien keinotekoisten hämähäkkisilkkikuitujen valmistamiseksi.

Kokonaisuutena tämä väitöskirja osoittaa, että Catcher/Tag-välitteiset biomolekulaariset klikkausreaktiot muodostavat monipuolisen ja modulaarisen alustan proteiinitekniikalle. Niiden tehokas kovalenttinen ligaatio ja tiukka ortogonaalisuus mahdollistavat hallitun proteiinien kokoamisen, kohdennetun immobilisoinnin ja tarkan funktionaalisen muokkauksen. Tulokset korostavat biomolekulaaristen klikkausreaktioiden laajaa potentiaalia edistyneessä proteiinitekniikassa sekä niiden merkitystä toiminnallisten biomateriaalien kehittämisessä.

 
biomolekulaarinen klikkausreaktio, Catcher/Tag-järjestelmä, hämähäkkisilkki, modulaarinen proteiinien kokoaminen, funktionalisointi

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): .

Yhteystiedot: ruxia.fan@aalto.fi