Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Химическая биология - это научная дисциплина, охватывающая области химии и биологии . Дисциплина включает в себя применение химических методов, анализа и часто небольших молекул, полученных с помощью синтетической химии , для изучения биологических систем и управления ими. В отличие от биохимии , которая включает изучение химии биомолекул и регуляцию биохимических путей внутри и между клетками, химическая биология занимается химией, применяемой к биологии (синтез биомолекул, моделирование биологических систем и т. Д.).

Введение [ править ]

Некоторые формы химической биологии пытаются ответить на биологические вопросы, непосредственно исследуя живые системы на химическом уровне. В отличие от исследований с использованием биохимии , генетики или молекулярной биологии , где мутагенез может предоставить новую версию интересующего организма, клетки или биомолекулы, химическая биология исследует системы in vitro и in vivo с помощью небольших молекул , которые были разработаны для определенных назначены или определены на основе биохимического или клеточного скрининга (см. химическую генетику ).

Химическая биология - одна из нескольких междисциплинарных наук, которые имеют тенденцию отличаться от более старых редукционистских областей и чьи цели состоят в достижении описания научного холизма . Химическая биология имеет научные, исторические и философские корни в медицинской химии , супрамолекулярной химии , биоорганической химии , фармакологии , генетике , биохимии и метаболической инженерии .

Интересующие системы [ править ]

Методы обогащения протеомики [ править ]

Биологи-химики работают над улучшением протеомики путем разработки стратегий обогащения, меток химического сродства и новых зондов. Образцы для протеомики часто содержат много пептидных последовательностей, и интересующая последовательность может быть широко представлена ​​или иметь низкое количество, что создает барьер для их обнаружения. Методы химической биологии могут снизить сложность образца за счет селективного обогащения с использованием аффинной хроматографии . Это включает нацеливание на пептид с отличительной особенностью, такой как биотиновая метка или посттрансляционная модификация . [1] Были разработаны методы, включающие использование антител, лектинов для захвата гликопротеинов и иммобилизованных ионов металлов. для захвата фосфорилированных пептидов и ферментных субстратов для захвата выбранных ферментов.

Ферментные зонды [ править ]

Чтобы исследовать ферментативную активность в отличие от общего белка, были разработаны реагенты, основанные на активности, для маркировки ферментативно активной формы белков (см. Протеомика на основе активности ). Например, ингибиторы серингидролазы и цистеиновых протеаз были превращены в ингибиторы суицида . [2] Эта стратегия расширяет возможности выборочного анализа компонентов с низким содержанием посредством прямого нацеливания. [3] Активность фермента также можно контролировать с помощью преобразованного субстрата. [4]Идентификация ферментных субстратов представляет собой серьезную проблему в протеомике и жизненно важна для понимания путей передачи сигналов в клетках. В разработанном методе используются «чувствительные к аналогам» киназы для маркировки субстратов с использованием неестественного аналога АТФ, облегчая визуализацию и идентификацию с помощью уникального маркера. [5]

Гликобиология [ править ]

В то время как ДНК , РНК и белки кодируются на генетическом уровне, гликаны (сахарные полимеры) не кодируются непосредственно из генома, и для их изучения доступно меньше инструментов. Таким образом, гликобиология - это область активных исследований биологов-химиков. Например, клетки могут быть снабжены синтетическими вариантами натуральных сахаров для исследования их функции. Исследовательская группа Кэролайн Бертоцци разработала методы сайт-специфической реакции молекул на поверхности клеток с помощью синтетических сахаров. [6]

Комбинаторная химия [ править ]

Химические биологи использовали автоматизированный синтез разнообразных библиотек малых молекул для проведения высокопроизводительного анализа биологических процессов. Такие эксперименты могут привести к открытию небольших молекул с антибиотическими или химиотерапевтическими свойствами. Эти комбинаторные химические подходы идентичны тем, которые используются в фармакологии.

Использование биологии [ править ]

Многие исследовательские программы также ориентированы на использование природных биомолекул для выполнения биологических задач или поддержки нового химического метода. В этом отношении исследователи химической биологии показали, что ДНК может служить шаблоном для синтетической химии, самособирающиеся белки могут служить структурным каркасом для новых материалов, а РНК может развиваться in vitro для создания новой каталитической функции. Кроме того, гетеробифункциональные (двусторонние) синтетические небольшие молекулы, такие как димеризаторы или PROTAC, объединяют два белка внутри клеток, что может синтетически индуцировать новые важные биологические функции, такие как целенаправленная деградация белков. [7]

Синтез пептидов [ править ]

Химический синтез белков - ценный инструмент в химической биологии, так как он позволяет вводить неприродные аминокислоты, а также специфично для остатков включать « посттрансляционные модификации », такие как фосфорилирование, гликозилирование, ацетилирование и даже убиквитинирование . Эти возможности ценны для химических биологов, поскольку неприродные аминокислоты могут использоваться для исследования и изменения функциональности белков, в то время как широко известно, что посттрансляционные модификации регулируют структуру и активность белков. Хотя для достижения этих целей были разработаны строго биологические методы, химический синтез пептидов часто имеет более низкий технический и практический барьер для получения небольших количеств желаемого белка.

Чтобы образовать полипептидные цепи размером с белок из небольших пептидных фрагментов, полученных путем синтеза, химические биологи используют процесс естественного химического лигирования . [8] Нативное химическое лигирование включает связывание С-концевого тиоэфира и N-концевого остатка цистеина, что в конечном итоге приводит к образованию «нативной» амидной связи. Другие стратегии, которые использовались для лигирования пептидных фрагментов с использованием химии переноса ацила, впервые введенной с нативным химическим лигированием, включают лигирование экспрессированного белка, [9] методы сульфуризации / десульфуризации [10] и использование удаляемых тиоловых вспомогательных веществ . [11]Лигирование экспрессированного белка позволяет биотехнологическую установку C-концевого тиоэфира с использованием интеинов , тем самым обеспечивая присоединение синтетического N-концевого пептида к C-концевой части, полученной рекомбинантно. Как методы сульфуризации / десульфуризации, так и использование удаляемых тиоловых вспомогательных веществ включают установку синтетического тиолового фрагмента для проведения стандартной нативной химии химического лигирования с последующим удалением вспомогательного вещества / тиола.

Направленная эволюция [ править ]

Основная цель белковой инженерии - создание новых пептидов или белков с желаемой структурой и химической активностью. Поскольку наши знания о взаимосвязи между первичной последовательностью, структурой и функцией белков ограничены, рациональный дизайн новых белков с модифицированной активностью является чрезвычайно сложной задачей. В направленной эволюции повторяющиеся циклы генетической диверсификации, за которыми следует процесс скрининга или отбора, можно использовать для имитации естественного отбора в лаборатории для создания новых белков с желаемой активностью. [12]

Существует несколько методов создания больших библиотек вариантов последовательностей. Среди наиболее широко используемых подвергаем ДНК к УФ - излучению или химических мутагенов , подверженной ошибкам ПЦР , вырожденных кодонов или рекомбинации . [13] [14] После создания большой библиотеки вариантов используются методы отбора или скрининга для поиска мутантов с желаемым атрибутом. Общие методы отбора / скрининга включают FACS , [15] отображение мРНК , [16] фаговый дисплей и компартментализацию in vitro . [17] После того, как полезные варианты найдены, их последовательность ДНК амплифицируется и подвергается дальнейшим раундам диверсификации и отбора.

Развитие методов , направленной эволюции было удостоено в 2018 году с присуждением Нобелевской премии по химии в Frances Arnold для эволюции ферментов, и Джорджа Смита и Грегори Winter для отображения фага. [18]

Биоортогональные реакции [ править ]

Успешное мечение интересующей молекулы требует специфической функционализации этой молекулы для хемоспецифической реакции с оптическим зондом. Чтобы эксперимент по маркировке считался надежным, эта функционализация должна минимально возмущать систему. [19] К сожалению, часто бывает трудно выполнить эти требования. Многие реакции, обычно доступные химикам-органикам в лаборатории, недоступны в живых системах. Реакции, чувствительные к воде и окислительно-восстановительному потенциалу, не будут протекать, реагенты, склонные к нуклеофильной атаке, не будут обладать хемоспецифичностью, и любые реакции с большими кинетическими барьерами не будут получать достаточно энергии в относительно низкотемпературной среде живой клетки. Таким образом, химики недавно разработали панель биоортогональной химии.которые протекают хемоспецифично, несмотря на среду отвлекающих реактивных материалов in vivo .

Связывание зонда с интересующей молекулой должно происходить в течение достаточно короткого периода времени; поэтому кинетика реакции сочетания должна быть очень благоприятной. Химия щелчков хорошо подходит для заполнения этой ниши, поскольку реакции щелчков бывают быстрыми, спонтанными, селективными и высокопродуктивными. [20] К сожалению, самая известная «реакция щелчка», [3 + 2] циклоприсоединение между азидом и ациклическим алкином , катализируется медью, что создает серьезную проблему для использования in vivo из-за токсичности меди. [21] Чтобы обойти необходимость в катализаторе, Кэролайн Р. Бертоцциlab представила врожденный штамм алкинов с помощью циклического алкина. В частности, циклооктин с особенной энергией реагирует с азидомолекулами. [22]

Наиболее распространенный метод установки биоортогональной реактивности в биомолекулу-мишень - метаболическое мечение. Клетки погружают в среду, где доступ к питательным веществам ограничен синтетически модифицированными аналогами стандартных видов топлива, такими как сахара. Как следствие, эти измененные биомолекулы включаются в клетки таким же образом, как и немодифицированные метаболиты. Затем в систему включается зонд, чтобы отобразить судьбу измененных биомолекул. Другие способы функционализации включают ферментативно вставки азиды в белки , [23] и синтез фосфолипидов , конъюгированные с cyclooctynes. [24]

Открытие биомолекул с помощью метагеномики [ править ]

Достижения в области современных технологий секвенирования в конце 1990-х годов позволили ученым исследовать ДНК сообществ организмов в их естественной среде («еДНК») без культивирования отдельных видов в лаборатории. Этот метагеномный подход позволил ученым изучить широкий спектр организмов, которые ранее не были охарактеризованы, отчасти из-за некомпетентных условий роста. Источники eDNA включают почвы , океан, недра , горячие источники , гидротермальные источники , полярные ледяные шапки , гиперсоленую среду обитания и среду с экстремальным pH. [25] Из множества применений метагеномики такие исследователи, как Джо Хандельсман ,Джон Кларди и Роберт М. Гудман исследовали метагеномные подходы к открытию биологически активных молекул, таких как антибиотики . [26]

Обзор метагеномных методов

Стратегии функционального или гомологического скрининга использовались для идентификации генов, которые производят небольшие биоактивные молекулы. Функциональные метагеномные исследования предназначены для поиска определенных фенотипов , связанных с молекулами с определенными характеристиками. С другой стороны, метагеномные исследования гомологии предназначены для изучения генов с целью выявления консервативных последовательностей , которые ранее были связаны с экспрессией биологически активных молекул. [27]

Функциональные метагеномные исследования позволяют открывать новые гены, кодирующие биологически активные молекулы. Эти анализы включают в себя анализы с наложением на верхний слой агара, когда антибиотики создают зоны ингибирования роста против тестируемых микробов, и анализы pH, которые позволяют проверять изменение pH из-за вновь синтезированных молекул с использованием индикатора pH на чашке с агаром . [28] Субстрат-индуцированный скрининг экспрессии генов (SIGEX), метод скрининга экспрессии генов, индуцируемых химическими соединениями, также использовался для поиска генов со специфическими функциями. [28]Метагеномные исследования на основе гомологии привели к быстрому открытию генов, которые имеют гомологичные последовательности как ранее известные гены, ответственные за биосинтез биологически активных молекул. Как только гены будут секвенированы, ученые смогут одновременно сравнивать тысячи бактериальных геномов. [27] Преимущество перед функциональными метагеномными анализами состоит в том, что метагеномные исследования гомологии не требуют наличия системы организма-хозяина для экспрессии метагеномов, поэтому этот метод потенциально может сэкономить время, затрачиваемое на анализ нефункциональных геномов. Это также привело к открытию нескольких новых белков и небольших молекул. [29] Кроме того, исследование in silico, проведенное Глобальным метагеномным исследованием океана, обнаружило 20 новых лантибиотиков.циклазы. [30]

Кинасы [ править ]

Посттрансляционная модификация белков фосфатными группами с помощью киназ является ключевым регуляторным этапом во всех биологических системах. События фосфорилирования, будь то фосфорилирование протеинкиназами или дефосфорилирование фосфатазами , приводят к активации или дезактивации белка. Эти события влияют на регуляцию физиологических путей, что делает способность анализировать и изучать эти пути неотъемлемой частью понимания деталей клеточных процессов. Существует ряд проблем, а именно огромный размер фосфопротеома, мимолетный характер событий фосфорилирования и связанные с ними физические ограничения классических биологических и биохимических методов, которые ограничивают развитие знаний в этой области.[31]

Благодаря использованию низкомолекулярных модуляторов протеинкиназ химические биологи лучше понимают эффекты фосфорилирования белков. Например, неселективные и селективные ингибиторы киназ, такие как класс соединений пиридинилимидазола [32], являются мощными ингибиторами, полезными при расчленении сигнальных путей MAP-киназы . Эти соединения пиридинилимидазола действуют, воздействуя на карман связывания АТФ . Хотя этот подход, а также связанные с ним подходы, [33] [34]с небольшими модификациями, оказалось эффективным в ряде случаев, эти соединения не обладают достаточной специфичностью для более общих применений. Другой класс соединений, ингибиторы на основе механизмов, объединяет знания об энзимологии киназ с ранее использованными мотивами ингибирования. Например, «аналог бисубстрата» ингибирует действие киназы путем связывания как консервативного кармана связывания АТФ, так и сайта узнавания белка / пептида на специфической киназе. [35] Исследовательские группы также использовали аналоги АТФ в качестве химических зондов для изучения киназ и идентификации их субстратов. [36] [37] [38]

Разработка новых химических средств включения фосфомиметических аминокислот в белки дала важное понимание эффектов событий фосфорилирования. События фосфорилирования обычно изучаются путем мутации идентифицированного сайта фосфорилирования ( серин , треонин или тирозин ) в аминокислоту, такую ​​как аланин , которая не может быть фосфорилирована. Однако эти методы имеют ограничения, и химические биологи разработали улучшенные способы исследования фосфорилирования белков. Установив фосфо-серин, фосфо-треонин или аналогичный фосфонатимитируя нативные белки, исследователи могут проводить исследования in vivo для изучения эффектов фосфорилирования, увеличивая количество времени, в течение которого происходит событие фосфорилирования, сводя к минимуму часто неблагоприятные эффекты мутаций. Лигирование экспрессированного белка оказалось успешным методом для синтетического получения белков, которые содержат молекулы фосфомиметиков на любом конце. [9] Кроме того, исследователи использовали мутагенез неприродных аминокислот в целевых сайтах в пептидной последовательности. [39] [40]

Достижения в химической биологии также улучшили классические методы визуализации действия киназы. Например, разработка пептидных биосенсоров - пептидов, содержащих встроенные флуорофоры, улучшила временное разрешение анализов связывания in vitro. [41] Одним из наиболее полезных методов изучения действия киназ является передача энергии резонанса флуоресценции (FRET) . Чтобы использовать FRET для исследований фосфорилирования, флуоресцентные белки связывают как с доменом связывания фосфоаминокислот, так и с пептидом, который может фосфорилироваться. При фосфорилировании или дефосфорилировании пептида-субстрата происходит конформационное изменение, которое приводит к изменению флуоресценции. [42]FRET также использовался в тандеме с флуоресцентной микроскопией с визуализацией продолжительности жизни (FLIM) [43] или флуоресцентно конъюгированными антителами и проточной цитометрией [44] для получения количественных результатов с превосходным временным и пространственным разрешением.

Биологическая флуоресценция [ править ]

Биологи-химики часто изучают функции биологических макромолекул с помощью флуоресцентных методов. Преимущество флуоресценции по сравнению с другими методами заключается в ее высокой чувствительности, неинвазивности, безопасном обнаружении и способности модулировать сигнал флуоресценции. В последние годы открытие зеленого флуоресцентного белка (GFP) Роджером Ю. Циеном и другими, гибридные системы и квантовые точки позволили более точно оценить местоположение и функцию белка. [45] Используются три основных типа флуорофоров: небольшие органические красители, зеленые флуоресцентные белки и квантовые точки.. Мелкие органические красители обычно имеют вес менее 1 кДа и были модифицированы для повышения фотостабильности и яркости, а также уменьшения самозатухания. Квантовые точки имеют очень четкую длину волны, высокую молярную поглощающую способность и квантовый выход. И органические красители, и квантовые красители не способны распознавать интересующий белок без помощи антител, поэтому они должны использовать иммунную метку.. Флуоресцентные белки кодируются генетически и могут быть слиты с интересующим вас белком. Другой метод генетического мечения - это система биомышьяка тетрацистеина, которая требует модификации целевой последовательности, которая включает четыре цистеина, которые связывают мембранопроницаемые молекулы биомышьяка, зеленый и красный красители «FlAsH» и «ReAsH» с пикомолярным сродством. И флуоресцентные белки, и тетрацистеин биомышьяка могут экспрессироваться в живых клетках, но имеют серьезные ограничения при эктопической экспрессии и могут вызывать потерю функции.

Флуоресцентные методы использовались для оценки динамики ряда белков, включая отслеживание белков, конформационные изменения, межбелковые взаимодействия, синтез и обмен белка, а также активность ферментов, среди прочего. Три общих подхода к измерению перераспределения и диффузии белковой сети: отслеживание отдельных частиц и корреляционная спектроскопия.и методы фотомаркировки. При отслеживании одной частицы отдельная молекула должна быть достаточно яркой и разреженной, чтобы ее можно было отслеживать от одного видео к другому. Корреляционная спектроскопия анализирует флуктуации интенсивности, возникающие в результате миграции флуоресцентных объектов в небольшой объем в фокусе лазера и из него. При фотомаркировке флуоресцентный белок может быть расшифрован в субклеточной области с использованием интенсивного местного освещения, и судьба меченой молекулы может быть визуализирована напрямую. Мишале и его коллеги использовали квантовые точки для отслеживания отдельных частиц, используя биотин-квантовые точки в клетках HeLa. [46] Один из лучших способов обнаружить конформационные изменения в белках - пометить интересующий белок двумя флуорофорами в непосредственной близости. FRETбудет реагировать на внутренние конформационные изменения в результате переориентации одного флуорофора по отношению к другому. Можно также использовать флуоресценцию для визуализации активности фермента, обычно с помощью протеомики на основе подавленной активности (qABP). Ковалентное связывание qABP с активным сайтом целевого фермента будет прямым доказательством того, отвечает ли фермент за сигнал при высвобождении гасителя и восстановлении флуоресценции. [47]

См. Также [ править ]

  • Химическая генетика
  • Хемогеномика

Ссылки [ править ]

  1. ↑ Zhao Y, Jensen ON (октябрь 2009 г.). «Протеомика, специфичная для модификации: стратегии для характеристики посттрансляционных модификаций с использованием методов обогащения» . Протеомика . 9 (20): 4632–41. DOI : 10.1002 / pmic.200900398 . PMC  2892724 . PMID  19743430 .
  2. ^ Лопеса-Otin C, Общий CM (2002). «Деградомика протеазы: новый вызов протеомике». Обзоры природы Молекулярная клеточная биология . 3 (7): 509–19. DOI : 10.1038 / nrm858 . PMID 12094217 . 
  3. ^ Адам GC, Cravatt BF, Соренсен EJ (январь 2001). «Профилирование специфической реактивности протеома с помощью зондов на основе ненаправленной активности» . Chem. Биол . 8 (1): 81–95. DOI : 10.1016 / S1074-5521 (00) 90060-7 . PMID 11182321 . 
  4. ^ Tureček F (2002). «Масс-спектрометрия в сочетании с аффинными метками захвата-высвобождения и изотопно-кодированными аффинными метками для количественного анализа белков». Журнал масс-спектрометрии . 37 (1): 1–14. Bibcode : 2002JMSp ... 37 .... 1T . DOI : 10.1002 / jms.275 . PMID 11813306 . 
  5. ^ Blethrow J, Zhang C, Shokat KM Вайс EL (май 2004). «Дизайн и использование аналогов чувствительных протеинкиназ». Curr Protoc Mol Biol . Глава 18: 18.11.1–18.11.19. DOI : 10.1002 / 0471142727.mb1811s66 . PMID 18265343 . 
  6. Перейти ↑ Saxon, E. (17 марта 2000 г.). «Инженерия клеточной поверхности с помощью модифицированной реакции Штаудингера». Наука . Американская ассоциация развития науки (AAAS). 287 (5460): 2007–2010. DOI : 10.1126 / science.287.5460.2007 . ISSN 0036-8075 . PMID 10720325 .  
  7. ^ Čermáková K, Ходжес HC (август 2018). «Лекарства и зонды нового поколения для биологии хроматина: от целевой деградации белков до фазового разделения» . Молекулы . 23 (8): 1958. DOI : 10.3390 / modules23081958 . PMC 6102721 . PMID 30082609 .  
  8. ^ Dawson PE, Muir TW, Clarklewis я, Кент SBH (1994). «Синтез белков нативным химическим лигированием». Наука . 266 (5186): 776–779. Bibcode : 1994Sci ... 266..776D . DOI : 10.1126 / science.7973629 . PMID 7973629 . 
  9. ^ a b Muir TW, Sondhi D, Cole PA (июнь 1998 г.). «Экспрессивное белковое лигирование: общий метод белковой инженерии» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 95 (12): 6705–10. Bibcode : 1998PNAS ... 95.6705M . DOI : 10.1073 / pnas.95.12.6705 . PMC 22605 . PMID 9618476 .  
  10. ↑ Wu B, Chen J, Warren JD, Chen G, Hua Z, Danishefsky SJ (июнь 2006 г.). «Создание сложных гликопептидов: разработка протокола нативного химического лигирования без цистеина» . Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 45 (25): 4116–25. DOI : 10.1002 / anie.200600538 . PMID 16710874 . 
  11. ^ Чаттерджи C, МакГинти RK, Pellois JP, Muir TW (2007). «Вспомогательное опосредованное сайт-специфическое убиквитилирование пептида». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 46 (16): 2814–8. DOI : 10.1002 / anie.200605155 . PMID 17366504 . 
  12. ^ Jäckel С, Р Каст, Hilvert D (2008). «Дизайн белков путем направленной эволюции». Анну Рев Биофиз . 37 : 153–73. DOI : 10.1146 / annurev.biophys.37.032807.125832 . PMID 18573077 . 
  13. ^ Тейлор С. В., Вальтер К. У., Каст Р, Hilvert D (сентябрь 2001 г.). «Поиск пространства последовательностей для белковых катализаторов» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 98 (19): 10596–601. Bibcode : 2001PNAS ... 9810596T . DOI : 10.1073 / pnas.191159298 . PMC 58511 . PMID 11535813 .  
  14. ^ Bittker JA, Le BV, Лю JM, Лю DR (май 2004). «Направленная эволюция белковых ферментов с использованием негомологичной случайной рекомбинации» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 101 (18): 7011–6. Bibcode : 2004PNAS..101.7011B . DOI : 10.1073 / pnas.0402202101 . PMC 406457 . PMID 15118093 .  
  15. ^ Aharoni А, Griffiths AD, Тауфик DS (апрель 2005). «Высокопроизводительный скрининг и отбор генов, кодирующих ферменты». Curr Opin Chem Biol . 9 (2): 210–6. DOI : 10.1016 / j.cbpa.2005.02.002 . PMID 15811807 . 
  16. ^ Wilson DS, Киф AD, Шостак JW (март 2001). «Использование мРНК для выбора пептидов, связывающих белок с высоким сродством» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 98 (7): 3750–5. Bibcode : 2001PNAS ... 98.3750W . DOI : 10.1073 / pnas.061028198 . PMC 31124 . PMID 11274392 .  
  17. ^ Tawfik DS, Griffiths AD (1998). «Искусственные клеточные компартменты для молекулярной эволюции». Природа Биотехнологии . 16 (7): 652–6. DOI : 10.1038 / nbt0798-652 . PMID 9661199 . 
  18. ^ «Нобелевская премия по химии 2018» . NobelPrize.org . Проверено 3 октября 2018 года .
  19. ^ Sletten EM, Bertozzi CR (2009). «Биоортогональная химия: ловля селективности в море функциональности» . Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 48 (38): 6974–98. DOI : 10.1002 / anie.200900942 . PMC 2864149 . PMID 19714693 .  
  20. Перейти ↑ Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB (июнь 2001 г.). «Щелкните Химия: Разнообразная химическая функция из нескольких хороших реакций» . Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 40 (11): 2004–2021. DOI : 10,1002 / 1521-3773 (20010601) 40:11 <2004 :: АИД-ANIE2004> 3.0.CO; 2-5 . PMID 11433435 . 
  21. ↑ Ростовцев В.В., Грин Л.Г., Фокин В.В., Шарплесс КБ (июль 2002 г.). «Поэтапный процесс циклоприсоединения huisgen: региоселективное« лигирование »азидов и концевых алкинов, катализируемое медью (I)». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 41 (14): 2596–9. DOI : 10.1002 / 1521-3773 (20020715) 41:14 <2596 :: АИД-ANIE2596> 3.0.CO; 2-4 . PMID 12203546 . 
  22. ^ Agard NJ, Prescher JA, Bertozzi CR (ноябрь 2004). «Штамм-промотируемое [3 + 2] азид-алкиновое циклоприсоединение для ковалентной модификации биомолекул в живых системах». Варенье. Chem. Soc . 126 (46): 15046–7. DOI : 10.1021 / ja044996f . PMID 15547999 . 
  23. ^ Hur GH, Meier JL, Баскин J, Codelli JA, Bertozzi CR, Marahiel MA, Burkart MD (апрель 2009). «Исследования сшивания белок-белковых взаимодействий в биосинтезе нерибосомных пептидов» . Chem. Биол . 16 (4): 372–81. DOI : 10.1016 / j.chembiol.2009.02.009 . PMC 2743379 . PMID 19345117 .  
  24. ^ Нееф AB, Schultz C (2009). «Селективное флуоресцентное мечение липидов в живых клетках». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 48 (8): 1498–500. DOI : 10.1002 / anie.200805507 . PMID 19145623 . 
  25. ^ Keller M, Zengler K (февраль 2004). «Использование микробного разнообразия». Обзоры природы микробиологии . 2 (2): 141–50. DOI : 10.1038 / nrmicro819 . PMID 15040261 . 
  26. ^ Handelsman J, Рондон MR, Brady SF, Clardy J, Goodman RM (октябрь 1998). «Молекулярно-биологический доступ к химии неизвестных почвенных микробов: новый рубеж для натуральных продуктов» . Chem. Биол . 5 (10): R245–9. DOI : 10.1016 / S1074-5521 (98) 90108-9 . PMID 9818143 . 
  27. ^ a b Баник JJ, Брэди SF (2010). «Недавнее применение метагеномных подходов к открытию антимикробных препаратов и других биоактивных малых молекул» . Текущее мнение в микробиологии . 13 (5): 603–609. DOI : 10.1016 / j.mib.2010.08.012 . PMC 3111150 . PMID 20884282 .  
  28. ^ а б Даниэль Р. (2005). «Метагеномика почвы». Обзоры природы микробиологии . 3 (6): 470–478. DOI : 10.1038 / nrmicro1160 . PMID 15931165 . 
  29. ^ Bunterngsook В, Kanokratana Р, Т Thongaram, Tanapongpipat S, Uengwetwanit Т, Rachdawong S, Т Vichitsoonthonkul, Eurwilaichitr L (2010). «Идентификация и характеристика липолитических ферментов из метагенома торфяно-болотной лесной почвы» . Biosci. Biotechnol. Biochem . 74 (9): 1848–54. DOI : 10.1271 / bbb.100249 . PMID 20834152 . 
  30. ^ Ли Б., Шер Д., Келли Л., Ши YX, Хуанг К., Кнерр П.Дж., Йоэвоно И., Руш Д., Чизхолм С.В. (2010). «Каталитическая неразборчивость в биосинтезе вторичных метаболитов циклических пептидов в планктонных морских цианобактериях» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (23): 10430–10435. Bibcode : 2010PNAS..10710430L . DOI : 10.1073 / pnas.0913677107 . PMC 2890784 . PMID 20479271 .  
  31. ^ Таррант MK, Коул PA (2009). «Химическая биология фосфорилирования белков» . Ежегодный обзор биохимии . 78 : 797–825. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.78.070907.103047 . PMC 3074175 . PMID 19489734 .  
  32. ^ Уилсон КП, Маккаффри П.Г., Сяо К., Пажанисами С., Галулло В., Бемис Г. В., Фитцгиббон ​​М.Дж., Карон П.Р., Мурко М.А., Су МС (июнь 1997 г.). «Структурная основа специфичности пиридинилимидазольных ингибиторов киназы p38 MAP» . Химия и биология . 4 (6): 423–31. DOI : 10.1016 / S1074-5521 (97) 90194-0 . PMID 9224565 . 
  33. ^ Pargellis С, Тонг л, Черчилль л, Чирило ПФ, Джилмор Т, Грэхэм А.Г., Grob П.М., Хикки ЭР, Мосс Н, пав S, Риган J (апрель 2002 г.). «Ингибирование киназы p38 MAP с использованием нового аллостерического сайта связывания». Структурная биология природы . 9 (4): 268–72. DOI : 10.1038 / nsb770 . PMID 11896401 . 
  34. ^ Шиндлер Т, Bornmann Вт, Pellicena Р, Миллер WT, Кларксон В, Kuriyan J (сентябрь 2000 г.). «Структурный механизм ингибирования STI-571 тирозинкиназы абельсона». Наука . 289 (5486): 1938–42. Bibcode : 2000Sci ... 289.1938S . DOI : 10.1126 / science.289.5486.1938 . PMID 10988075 . S2CID 957274 .  
  35. ^ Parang К, До JH, Ablooglu AJ, Kohanski Р.А., Hubbard С.Р., Cole PA (январь 2001). «Дизайн на основе механизма ингибитора протеинкиназы». Структурная биология природы . 8 (1): 37–41. DOI : 10.1038 / 83028 . PMID 11135668 . 
  36. ^ Фуд А.Е., Pflum МК (август 2015). "Проницаемый для клеток аналог АТФ для катализируемого киназой биотинилирования" . Angewandte Chemie . 54 (33): 9618–21. DOI : 10.1002 / anie.201503041 . PMC 4551444 . PMID 26119262 .  
  37. ^ Senevirathne C, Embogama DM, Энтони Т. А., Fouda А.Е., Pflum МК (январь 2016). «Общность катализируемого киназой биотинилирования» . Биоорганическая и медицинская химия . 24 (1): 12–9. DOI : 10.1016 / j.bmc.2015.11.029 . PMC 4921744 . PMID 26672511 .  
  38. ^ Энтони TM, Dedigama-Arachchige PM, Embogama DM, Faner TR, Fouda А.Е., Pflum МК (2015). «Аналоги АТФ в исследовании протеинкиназ». В Kraatz H, Martic S (ред.). Киномика: подходы и приложения . С. 137–68. DOI : 10.1002 / 9783527683031.ch6 . ISBN 978-3-527-68303-1.
  39. ^ Норен CJ, Энтони-Кэхилл SJ, Гриффит MC, Шульц PG (1989). «Общий метод сайт-специфического включения неприродных аминокислот в белки». Наука . 244 (4901): 182–188. Bibcode : 1989Sci ... 244..182N . DOI : 10.1126 / science.2649980 . PMID 2649980 . 
  40. Перейти ↑ Wang L, Xie J, Schultz PG (2006). «Расширение генетического кода». Annu Rev Biophys Biomol Struct . 35 : 225–49. DOI : 10.1146 / annurev.biophys.35.101105.121507 . PMID 16689635 . 
  41. ↑ Sharma V, Wang Q, Lawrence DS (январь 2008 г.). «Флуоресцентные сенсоры активности протеинкиназ на основе пептидов: дизайн и применение» . Биохим. Биофиз. Acta . 1784 (1): 94–9. DOI : 10.1016 / j.bbapap.2007.07.016 . PMC 2684651 . PMID 17881302 .  
  42. ^ Скрипка JD, Zhang J, Tsein RY, Newton AC (2003). «Генетически кодируемый флуоресцентный репортер обнаруживает осцилляторное фосфорилирование протеинкиназой C» . J. Cell Biol . 161 (5): 899–909. DOI : 10,1083 / jcb.200302125 . PMC 2172956 . PMID 12782683 .  
  43. ^ Вервир PJ, Уотерс FS, Hansra G, Bornancin F, Bastiaens PI (2000). «Количественная визуализация латерального распространения сигнала рецептора ERbB1 в плазматической мембране». Наука . 290 (5496): 1567–1570. Bibcode : 2000Sci ... 290.1567V . DOI : 10.1126 / science.290.5496.1567 . PMID 11090353 . 
  44. ^ Мюллер S, S Demotz, Bulliard С, Valitutti S (1999). «Кинетика и степень активации протеинтирозинкиназы в индивидуальных Т-клетках при антигенной стимуляции» . Иммунология . 97 (2): 287–293. DOI : 10.1046 / j.1365-2567.1999.00767.x . PMC 2326824 . PMID 10447744 .  
  45. ^ Giepmans BNG, Adams SR, Ellisman MH, Цяня RY (2006). «Флуоресцентный набор инструментов для оценки местоположения и функции белков». Наука . 312 (5771): 217–224. Bibcode : 2006Sci ... 312..217G . DOI : 10.1126 / science.1124618 . PMID 16614209 . S2CID 1288600 .  
  46. ^ Michalet X, Pinaud FF, Bentolila Л.А., Tsay JM, Doose S, Li JJ, Sundaresan G, Wu AM, Gambhir SS (2005). «Квантовые точки для живых клеток, визуализация in vivo и диагностика» . Наука . 307 (5709): 538–544. Bibcode : 2005Sci ... 307..538M . DOI : 10.1126 / science.1104274 . PMC 1201471 . PMID 15681376 .  
  47. Перейти ↑ Terai T, Nagano T (2008). «Флуоресцентные зонды для приложений биовизуализации». Текущее мнение в химической биологии . 12 (5): 515–21. DOI : 10.1016 / j.cbpa.2008.08.007 . PMID 18771748 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Дертингер СКВ, Чиу Д.Т., Чон Н.Л., Уайтсайдс Г.М. (2001). «Создание градиентов сложной формы с использованием микрофлюидных сетей». Аналитическая химия . 73 (6): 1240–1246. DOI : 10.1021 / ac001132d .
  • Грейф Д., Побигайло Н., Фраге Б., Беккер А., Регтмайер Дж., Ансельметти Д. (2010). «Динамика протеинов с пространственным и временным разрешением в отдельных бактериальных клетках, наблюдаемых на чипе». Журнал биотехнологии . 149 (4): 280–288. DOI : 10.1016 / j.jbiotec.2010.06.003 . PMID  20599571 .
  • Ли Л, Исмагилов РФ (2010). «Кристаллизация белков с использованием микрофлюидных технологий на основе клапанов, капель и SlipChip». Анну Рев Биофиз . 39 : 139–58. DOI : 10.1146 / annurev.biophys.050708.133630 . PMID  20192773 .
  • Лукчетта Э.М., Ли Дж. Х., Фу Л. А., Патель Н. Х., Исмагилов РФ (2005). «Динамика сети эмбрионального формирования паттерна дрозофилы, возмущенная в пространстве и времени с помощью микрофлюидики» . Природа . 434 (7037): 1134–1138. Bibcode : 2005Natur.434.1134L . DOI : 10,1038 / природа03509 . PMC  2656922 . PMID  15858575 .
  • Мелин Дж., Quake SR (2007). «Микрожидкостная крупномасштабная интеграция: эволюция правил проектирования для биологической автоматизации». Ежегодный обзор биофизики и структуры биомолекул . 36 : 213–231. DOI : 10.1146 / annurev.biophys.36.040306.132646 . PMID  17269901 .
  • Шен Ф, Ду В.Б., Кройц Дж. Э., Фок А, Исмагилов РФ (2010). «Цифровая ПЦР на SlipChip» . Лаборатория на чипе . 10 (20): 2666–2672. DOI : 10.1039 / c004521g . PMC  2948063 . PMID  20596567 .
  • Сонг Х, Чен Д.Л., Исмагилов Р.Ф. (2006). «Реакции капель в микрофлюлидных каналах» . Angewandte Chemie International Edition . 45 (44): 7336–7356. DOI : 10.1002 / anie.200601554 . PMC  1766322 . PMID  17086584 .
  • Spiller DG, Wood CD, Rand DA, White MRH (2010). «Измерение динамики отдельных ячеек». Природа . 465 (7299): 736–745. Bibcode : 2010Natur.465..736S . DOI : 10,1038 / природа09232 . PMID  20535203 .
  • Тайс JD, Сонг H, Лион AD, Исмагилов РФ (2003). «Образование капель и перемешивание в многофазной микрофлюидике при низких значениях Рейнольдса и капиллярных чисел». Ленгмюра . 19 (22): 9127–9133. DOI : 10.1021 / la030090w .
  • Винсент М.Э., Лю В.С., Хейни Е.Б., Исмагилов Р.Ф. (2010). «Микрожидкостное стохастическое ограничение улучшает анализ редких клеток за счет изоляции клеток и создания среды с высокой плотностью для контроля диффузных сигналов» . Обзоры химического общества . 39 (3): 974–984. DOI : 10.1039 / b917851a . PMC  2829723 . PMID  20179819 .
  • Weibel DB, Whitesides GM (2006). «Применение микрофлюидики в химической биологии». Текущее мнение в химической биологии . 10 (6): 584–591. DOI : 10.1016 / j.cbpa.2006.10.016 . PMID  17056296 .
  • Уайтсайдс GM (2006). «Истоки и будущее микрофлюидики». Природа . 442 (7101): 368–373. Bibcode : 2006Natur.442..368W . DOI : 10,1038 / природа05058 . PMID  16871203 .
  • Молодой EWK, Beebe DJ (2010). «Основы микрожидкостной клеточной культуры в контролируемых микросредах» . Обзоры химического общества . 39 (3): 1036–1048. DOI : 10.1039 / b909900j . PMC  2967183 . PMID  20179823 .

Журналы [ править ]

  • ACS Chemical Biology - новый журнал по химической биологии Американского химического общества.
  • Биоорганическая и медицинская химия - Тетраэдрический журнал исследований на стыке химии и биологии
  • ChemBioChem - Европейский журнал химической биологии
  • Химическая биология - точка доступа к новостям и исследованиям химической биологии из RSC Publishing.
  • Cell Chemical Biology - междисциплинарный журнал, который публикует статьи, представляющие исключительный интерес во всех областях на стыке химии и биологии. chembiol.com
  • Journal of Chemical Biology - новый журнал, в котором публикуются новые работы и обзоры на стыке биологии и физических наук, издаваемый Springer. связь
  • Journal of the Royal Society Interface - междисциплинарная публикация, продвигающая исследования на стыке физических наук и наук о жизни.
  • Molecular BioSystems - журнал по химической биологии, в котором особое внимание уделяется взаимодействию между химией и атомными науками и системной биологией.
  • Nature Chemical Biology - ежемесячный междисциплинарный журнал, обеспечивающий международный форум для своевременной публикации значительных новых исследований на стыке химии и биологии.
  • Энциклопедия химической биологии Wiley ссылка