Rakennebiologia

Rakennebiologia on molekyylibiologian haara, jossa tutkitaan biologisten makromolekyylien kuten proteiinien ja nukleiinihappojen rakennetta.

Rakennetutkimuksen hyödyt

Proteiinien rakenteen tunteminen auttaa ymmärtämään niiden toimintaa. Esimerkiksi entsyymien toiminta perustuu pitkälti niiden aktiivisen keskuksen atomitason rakenteeseen. Solun signalointitiet perustuvat usein erilaisiin molekyylien muodonmuutoksiin, jolloin molekyylien rakenteita tutkimalla voidaan ymmärtää signalointiteiden toimintaa. Rakennetutkimuksella voidaan myös selvittää, mihin kohtaan proteiinia on kiinnittyneenä ligandeja, metalli-ioneja ym.

Kun tiedetään molekyylin rakenne, voidaan suunnitella lääkettä, joka kiinnittyy molekyyliin. Esimerkiksi AIDS-lääkkeiden kehittelyä suunnataan HIV-proteaasiin, jonka rakenteesta yritetään löytää sopivia kohteita lääkemolekyyleille.

Rakennetutkimusta voidaan käyttää myös selvittämään, minkä takia jokin mutaatio vaikuttaa proteiinin toimintaan. Mikäli mutaatio on proteiinin rakenteen olennaisessa kohdassa, kuten entsyymin aktiivisessa keskuksessa, se vaikuttaa todennäköisesti proteiinin toimintaan.

Rakennetutkimuksen menetelmät

Proteiinit ovat liian pieniä, jotta niiden yksityiskohtainen rakenne voitaisiin selvittää valomikroskoopilla. Elektronimikroskoopeilla sen sijaan pystytään näkemään jonkin verran proteiinien kolmiulotteista rakennetta. Yksityiskohtaisempaa atomitason rakennetta voidaan selvittää röntgenkristallografialla tai NMR:llä. 

Proteiinin rakennetta voidaan selvittää myös jo tutkittuihin sukulaisproteiineihin vertaamalla. Menetelmää kutsutaan homologiseksi mallinnukseksi. Tunnettujen proteiinien rakenteeseen muutetaan niitä kohtia, jotka ovat erilaisia tutkittavassa proteiinissa.

Uusi menetelmä on myös threading ("pujottelu", ei virallista suomennosta), jossa proteiinin rakenne yritetään ratkaista tietokoneella pelkästään aminohappojärjestyksen perusteella.

Katso myös
Röntgenkristallografia
Kryo-elektronimikroskopia
NMR
Proteiini

Rakennebiologia