タンパク質工学とは

タンパク質工学は、新しいタイプのタンパク質の開発に使用できる方法です。 この科学分野は比較的新しく、タンパク質の要素を組み合わせる独自の方法が研究者によって研究され、発見され続けています。 このタイプのエンジニアリングにより、特定の強度または機能を備えた材料を開発できます。

合理的な設計と定方向進化は、タンパク質工学への2つの基本的なアプローチです。 一部の研究者は、あるアプローチを他のアプローチよりも好んでいますが、両方の方法を使用して新しいタンパク質構造を設計できます。 合理的な設計は、既存のタンパク質の構築方法に関する包括的な知識に依存しています。 対照的に、定方向進化はランダムなタンパク質の変化を使用し、タンパク質の構造のすべての詳細を知らなくても実行できます。

タンパク質工学へのアプローチにはそれぞれ長所と短所があります。 合理的な設計により、科学者はタンパク質の構造を予測可能な方法で変更でき、比較的安価なプロセスです。 この手法では、修飾される各タンパク質の詳細な構造設計図が専門家に求められますが、これは常に利用できるとは限りません。

有向進化タンパク質工学法は試行錯誤を使用し、完全な構造マップを必要としません。 この方法は、多くの場合、新しいタンパク質の各組み合わせをテストする必要があり、作成された構造の一部のみが使用に適しているため、時間がかかり、高価です。 コストにもかかわらず、方向性のある進化により、研究者はしばしば発見されない貴重なタンパク質構造の組み合わせに遭遇することができます。

タンパク質設計により、科学者は自然界では発生しない独自の材料を作成できます。 研究者は、このタイプのエンジニアリングを使用して、たとえばクラゲの蛍光タンパク質とヒト細胞の別のタンパク質を組み合わせています。 結果として生じる物質は緑色の輝きを作り出し、生細胞と相互作用するときに追跡できます。 これは、タンパク質が人体でどのように機能するかについての貴重な情報を提供し、研究者が新しい薬や手順を作成するのに役立ちます。

タンパク質工学のもう1つの例は、修飾インスリンの開発です。 科学者は、さまざまなタンパク質構造を組み合わせて、速効性と遅効性の両方のインスリン物質を作成しました。 これらの人工のバリエーションの両方は、糖尿病などのインスリン障害を持つ個人にとって貴重です。

新しいタンパク質は、産業用途でも有用です。 たとえば、製造施設では、特定の化学物質に耐性のある人工タンパク質を使用できます。 専門家は、強力なタンパク質の構造を組み合わせて、新しい超強力な物質を作成できます。 将来、タンパク質設計はほぼすべての分野で重要な部分になる可能性があります。