Ashley Piccone, Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

LLNL alimi Patrik Diep yeni protein müayinə metodunu avtomatlaşdırmaq üçün robot qol ilə işləyir. Müəllif: Blez Douros/LLNL

ABŞ-da güclü daxili təchizat zəncirini təmin etmək üçün Lorens Livermor Milli Laboratoriyasının (LLNL) alimləri maqnitlərdə, batareyalarda və elektronikada geniş yayılmış nadir torpaq elementlərini ayırmaq üçün bakterial zülallardan istifadə edirlər. Lanmodulin adlanan bu zülallar maddələr mübadiləsini gücləndirmək üçün nadir torpaq elementlərindən istifadə edən bakteriyalarda təkamül etmişdir. Lakin biomədən texnologiyasını genişləndirmək və inkişaf etdirmək üçün tədqiqatçıların daha yaxşı zülalları tapmaq və dizayn etmək üçün daha sürətli bir yola ehtiyacı var.

Nature Chemical Biology jurnalında dərc olunmuş bu yaxınlarda aparılan bir araşdırmada, LLNL-dəki bir qrup, zülalları nadir torpaq elementlərinin bağlanma üstünlüklərinə görə misli görünməmiş miqyasda yoxlayan yüksək məhsuldarlıqlı bir platforma icad etdi. Müdafiə Qabaqcıl Tədqiqat Layihələri Agentliyi (DARPA) tərəfindən Biomühəndislik Resursu kimi Ətraf Mühit Mikrobları (EMBER) proqramı vasitəsilə dəstəklənən nəticə, zülal ardıcıllığının lanmodulinlərdə metal selektivliyi ilə necə əlaqəli olduğuna dair ilk genişmiqyaslı mənzərəni yaratmağa imkan verir.

Bu yeni texnika — Metal Bağlantı Seçiciliyini Təhlil Etmək Üçün Lanmodulinin SpyTag-Catcher İmmobilizasiyası (SpyCI-LAMBS) adlanır və “ədviyyatlı quzular” kimi tələffüz olunur — bu təcrübələr üçün tələb olunan vaxtı kəskin şəkildə azaldır və zülal dizaynı üçün maşın öyrənmə modellərini öyrətmək üçün istifadə edilə bilən məlumatların toplanmasına imkan verir.

LLNL alimi və ilk müəllif Patrik Diep bildirib ki, “Bu yeni analizlə 600 zülal dəyərində məlumat toplamaq cəmi bir ay çəkdi. Adi proseslə üç-beş il çəkərdi.”LanM selektivlik mənzərəsi. Müəllif: Nature Chemical Biology (2026). DOI: 10.1038/s41589-026-02176-3

Əvvəlki metodlar çox əziyyətli idi. Tədqiqatçılar xüsusi DNT sifariş etdilər, zülalı istehsal etmək üçün onu E. coli bakteriyalarına köçürdülər və sonra zülalları bakteriya hüceyrələrindən çıxardılar. Lakin həmin “zülal şorbası”nın tərkibində 4000-dən çox müxtəlif növ zülal var, ona görə də maraqlandıqları tək bir zülalı digərlərindən təmizləməli oldular.

LLNL alimi və baş müəllif Den Park dedi: “Biz sadəcə ‘bir-bir, gəlin bu lanmodulin zülallarını nəzərdən keçirək və sınaqdan keçirək’ deməklə başladıq. Onlardan bir neçəsini sınaqdan keçirdik və başa düşdük ki, hamısını effektiv şəkildə xarakterizə etmək üçün ömrümüzün qalan hissəsini sərf edəcəyik”.

Bunun əksinə olaraq, SpyCI-LAMBS bütün təmizləmə addımlarını atlaya bilər və bu da lanmodulin zülallarının bütün ailəsini xarakterizə etməyə imkan verir. Yeni platforma dərhal təsir göstərdi.

Park dedi: “Biz zülalın əvvəllər bildiyimizdən daha yaxşı versiyalarını tapdıq. Bunun nadir torpaq elementlərinin ayrılması üçün praktik əhəmiyyəti var. Bu zülallardan biri hazırda gələcəkdə tətbiqi tədqiqatların əsas diqqət mərkəzindədir.”

Komanda, yüngül nadir torpaq elementlərinə qarşı təkmilləşdirilmiş selektivliyə malik 200-dən çox protein variantından ibarət bir qrup da daxil olmaqla, müxtəlif nadir torpaq elementlərinin bağlanma üstünlüklərinə malik səkkiz fərqli lanmodulin zülal klasterini aşkar etdi. Bəzi yeni zülallar ənənəvi olaraq çətin olan nadir torpaq elementlərinin ayrılmasını tək bir addımda tamamlaya bildi.

SpyCI-LAMBS, iki tərəfli düymə kimi bir-birinə bağlanan və daimi olaraq yerinə oturan iki biomolekul üzərində işləyir. Komanda, düymənin bir tərəfini, SpyTag-ı, lanmodulin zülalının DNT-sinə əlavə edir və sonra həmin zülalı sınaq platformalarındakı kiçik bir quyuda istehsal edir.

Ayrı-ayrılıqda, düymənin digər tərəfini, yəni SpyCatcher-i şüşə muncuqlara yapışdırırlar.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Diep dedi: “Əgər bu dəliklərin hər birinə SpyCatcher şüşəsi əlavə etsəniz, bütün SpyTag zülalını dərhal, birbaşa səthə immobilizasiya edə və qalan hər şeyi görməzdən gələ bilərsiniz. Əgər SpyCatcher üçün SpyTag tərəfdaşı ilə zülal istehsal etsəniz, o, avtomatik olaraq muncuqlara yapışacaq.”

Tədqiqatçılar 96 müxtəlif lanmodulin ehtiva edən 96 quyu ilə eyni vaxtda metal selektivliyini nadir torpaq elementləri paneli ilə müqayisə edə bilərlər. Onlar paralel olaraq birdən çox 96 quyu blokunu işlədə bilirlər və hazırda prosesi robot sistemləri ilə avtomatlaşdırmaq üzərində işləyirlər.

SpyCI-LAMBS-dan ölçmələrin dəqiqliyini təmin etmək üçün LLNL komandası Pensilvaniya Dövlət Universitetinin tədqiqatçıları ilə əməkdaşlıq edərək seçilmiş zülal variantlarının ətraflı validasiyası apardı. Bu validasiya təkcə prosesin inkişafı üçün deyil, həm də lanmodulin zülallarının metal selektivliyinə necə nail olduğunun fundamental anlayışını inkişaf etdirmək üçün vacibdir. Komanda zülalın amin turşusu ardıcıllığı ilə nadir torpaq elementlərinin selektivliyi arasında əlaqə tapdı və selektivlikdəki fərqlərin lanmodulin zülalları olan mikroorqanizmlərin fiziologiyası və ya ekologiyasındakı mühüm fərqləri əks etdirə biləcəyini müəyyən etdi.

Bu platformadan əldə edilən yeni məlumatların mənbəyi, müəyyən bir zülalın nadir torpaq elementlərinə necə bağlanacağını proqnozlaşdırmaq üçün maşın öyrənmə alqoritmlərini öyrətmək üçün istifadə olunur. Təlimdən sonra model oxşar və ya fərqli qabiliyyətlərə malik zülallar təklif edə bilər və bu da xüsusi metal seçiciliyi ilə tamamilə yeni zülalların dizaynına imkan verir.

LLNL alimi və həmmüəllif Yongqin Jiao bildirib ki, ” Metalloprotein xarakteristikasını aşağı məhsuldarlıqlı bir maneədən miqyaslana bilən məlumat generasiya platformasına çevirməklə , bu yanaşma metal selektiv zülalların proqnozlaşdırıcı, məlumatlara əsaslanan dizaynına qapı açır”.

SpyCI-LAMBS yalnız lanmodulin zülalları və ya nadir torpaq elementləri ilə məhdudlaşmır. Nəzəri olaraq, metod istənilən zülalın istənilən elementə bağlanma qabiliyyətini araşdıra bilər və tədqiqatçılar işlərini digər vacib metallara da genişləndirməyi hədəfləyirlər.

“Bu yanaşmada xoşuma gələn şey odur ki, uğursuzluq xərclərini azaldır, ona görə də bəzi olduqca qəribə ideyaları sınaya bilərsiniz”, – deyə Park bildirib. “Biz tez-tez müxtəlif dizayn və konsepsiyalar tətbiq edirik. Və bəzən onlar işləyir, bəzən isə işləmir, amma məsələ ondadır ki, biz bu ideyaları indi sınaqdan keçirə bilirik.”

Nəşr detalları

Patrick Diep və digərləri, Nadir torpaq elementlərinin ayrılmasının artırılması üçün lanmodulinin selektivliyinin ailə portreti, Nature Chemical Biology (2026). DOI: 10.1038/s41589-026-02176-3

Jurnal məlumatları: Təbiət Kimyəvi Biologiyası