Голландские учёные смогли создать нанореакторы, позволяющие проводить одновременно три ферментативных реакции без взаимного влияния в одном и том же объёме.

Живые клетки являются чрезвычайно сложными химическими машинами. Тысячи многостадийных химических реакций протекают в них одновременно, и при этом сохраняется высокая эффективность и специфичность. Это возможно благодаря существованию специальных приспособлений, и одним из наиболее важных является разделение клетки на «отсеки» (компартменты).

Учёным в Нидерландах удалось создать систему нанореакторов, основанную на этой идее. Они смогли позиционировать два фермента в стенках и полостях синтетических наноразмерных пластиковых пузырьков. Вместе с третьим ферментом, содержащимся в окружающей пузырьки среде, система может осуществлять одновременно три различных ферментативных реакции, не оказывающие влияния друг на друга.

Для создания пузырьков исследователи использовали мембраны из специального пластика – блоксополимера, аналогичного липидам, из которых состоят биологические мембраны. Молекулы пластика обладают гидрофильной и гидрофобной частями, что и приводит к возникновению двойного слоя, в котором гидрофильные «головки» граничат с водой, а гидрофобные «хвосты» находятся внутри и не взаимодействуют с молекулами воды.

Свойства таких «полимеросом» (название – по аналогии с липосомами) легко контролируются через модификацию образующего их пластика. Авторы работы снабдили пузырьки порами, достаточно широкие, чтобы пропускать малые молекулы – реагенты и продукты, – но достаточно узкие, чтобы удерживать белки-ферменты по одну сторону мембраны.

Чтобы продемонстрировать возможности таких нанореакторов, учёные встроили в стенки пузырьков фермент-пероксидазу. Внутри пузырьков находилась глюкозооксидаза, а снаружи – липаза. В раствор вводились молекулы глюкозы, к которым были присоединены четыре ацетильных группы. На первом этапе липаза отщепляла эти группы, и образующиеся молекулы глюкозы могли проникать внутрь мембраны, где окислялись глюкозооксидазой. В результате этой реакции образовывалась перекись водорода, которая и использовалась пероксидазой, расположенной на стенках пузырьков, для преобразования контрольного реагента – 2,2`-азинобис(3-этилбензтиазолин-6-сульфонная кислота) – в катион-радикальную форму. Присутствие этого продукта и явилось свидетельством успешного протекания всего каскада реакций.

Василий Артюхов