Odborníci z MU hledají užitečné enzymy pomocí počítačů a robotiky
Automatickou, a tedy rychlejší a jednodušší identifikaci látek využitelných ve farmacii nebo při výrobě biosenzorů vyvinuli odborníci z Masarykovy univerzity (MU) ve spolupráci s kolegy z Mezinárodního centra klinického výzkumu FNUSA-ICRC. Pro hledání potenciálně užitečných enzymů používají počítače a pro jejich podrobnější popis pak nově vyvinuté robotizované laboratorní zařízení. Vybrali tak už dvacet enzymů, které lze využít při výrobě léků nebo detekci jedovatých látek v prostředí.
„S rozvojem metod, které umožňují zkoumat genetickou informaci stovek organizmů, exponenciálně narostl počet známých genomových sekvencí, které kódují různé enzymy potenciálně využitelné v biomedicíně či biotechnologických aplikacích. Jejich počty jsou však tak vysoké, že je dostupné biochemické metody nedokáží dostatečně rychle a levně testovat a využívat. Proto jsme hledali možnosti, jak tyto limitované metody překonat,“ přiblížil důvody, které vedly k výzkumu, Jiří Damborský z Loschmidtových laboratoří MU.
Za pomoci nových nástrojů mohou odborníci hledat enzymy, tedy bílkoviny s konkrétní funkcí, u nichž znají sekvenci genu, který zajišťuje jejich produkci v živém organismu. Mohou pak hledat podobné genetické sekvence. „V našem konkrétním případě jsme ze stovek milionů různých sekvencí vybrali asi šest tisíc genů, přičemž testovat můžeme jen desítky z nich. Počítačový program pak na základě stanovených parametrů vybral ty nejvhodnější genetické sekvence, vytvořil trojrozměrné modely vznikajících enzymů a ověřil, zda budou mít stejnou, či rozdílnou funkci. Z nich jsme pak vybrali dvacet kandidátů pro testování v laboratoři,“ popsal hlavní autor práce Pavel Vaňáček.
Díky tomuto postupu vědci získali enzymy vhodné pro konstrukci biosenzorů pro rozpoznávání jedovatých látek v prostředí a takové, které jsou vhodné pro výrobu léčiv různého typu.
Vědci z Loschmidtových laboratoří MU vytvářejí také miniaturní mikrofluidní systémy, tedy malá zařízení, která umožňují manipulovat s velmi malými objemy látek na ploše desítek mikrometrů. „Tyto takzvané laboratoře na čipu umožní provádět tisíce experimentů za hodinu při spotřebě tisíciny vzorku používaného při tradičních analýzách,“ uvedl Zbyněk Prokop, který vede výzkum zaměřený na miniaturní systémy.
V současnosti pak spolupracují s Vysokým učením technickým v Brně na vytvoření softwarového nástroje s názvem EnzymeMiner, který nabídne uvedený postup k využití vědcům po celém světě.