新工具可以帮助识别碳水化合物结合蛋白

研究碳水化合物的人一直在努力克服的一个主要障碍是，可用来破译糖的作用的工具有限。作为一种变通办法，大多数研究人员利用从植物或真菌中分离出来的凝集素(糖结合蛋白)，但它们体积大，结合能力弱，并且在特异性和检测糖的范围上受到限制。文章发表在《ACS Chemical Biology》。Barbara Imperiali教授团队的研究人员开发了一个平台来解决这一缺陷。

“碳水化合物聚合物的挑战在于它们的生物合成不是模板驱动的，”Imperiali说，他是该研究的资深作者，也是化学系和生物系的教授。“蛋白质和核酸的技术进步推动了生物学、医学和生物技术的发展。碳水化合物领域严重落后，正在拼命寻找工具。”

识别碳水化合物结合蛋白

生物合成碳水化合物需要一种特定的酶来合成单个糖分子之间的每一个链接，而且目前还没有现成的方法来破译复杂碳水化合物的结构和序列。碳水化合物的抗体可以产生，但这样做具有挑战性，昂贵，并且产生的分子比研究真正需要的要大得多。对于这个机制有限的领域来说，一个理想的资源是发现大小有限的结合蛋白，它可以通过使用这些结合剂来识别小块的碳水化合物，并将其拼凑成一个结构，或者是检测和识别复杂结构中的特定碳水化合物的方法。

这项研究的作者使用定向进化和聪明的筛选设计，从完全没有碳水化合物结合能力的蛋白质中识别出碳水化合物结合蛋白。他们的发现为识别具有多样化和可编程特异性的碳水化合物结合蛋白奠定了基础。

简化操作

这一进步将使研究人员能够在不受凝集素作用的限制，或不受产生抗体能力的挑战的情况下，追踪用户定义的糖靶标。这些结果可以启发未来与工程界的合作，以最大限度地提高糖生物学酵母表面显示管道的效率。事实上，这种管道对蛋白质很有效，但糖是更困难的目标，需要对管道进行修改。

就未来的应用而言，这一创新的潜力从诊断到长期的治疗，并为与麻省理工学院及其他研究人员的合作铺平了道路。例如，化学教授Laura Kiessling的研究小组研究结核分枝杆菌(Mtb)，它具有不同寻常的细胞壁组成，具有独特的、独特的和独特的糖。使用这种方法，粘合剂可以潜在地发展到Mtb上的特定功能。化学工程教授Hadley Sikes开发了基于纸张的诊断工具，其中确定了特定表位或标记的结合伙伴，并使用这一发现，从长远来看，可以开发横向流动检测设备。

为未来的解决方案奠定基础

在癌症中，某些糖在细胞表面的比例过高，所以理论上，研究人员可以利用这一发现，这也适用于标记，从进化的聚糖结合剂中开发一种用于检测的工具。

这一发现也为改善细胞成像做出了重大贡献。研究人员可以使用简单的连接策略用荧光团修饰粘合剂，然后可以选择用于组织或细胞成像的最佳荧光团。例如，Kiessling小组可以使用荧光团标记的小蛋白质粘合剂来检测细菌糖，从而启动荧光激活细胞分选，以探测复杂的微生物混合物。这反过来又可以用来确定病人的微生物群是如何受到干扰的。它也有可能筛选患者口腔或其上或下消化道的微生物群，以使用这些类型的试剂读出群落内的不平衡。在更遥远的未来，这种结合剂可能具有治疗目的，例如根据细菌显示的糖来清除胃肠道或口腔中的特定细菌。