Российские учёные обратимо изменяют свойства белков

Природные белки нередко обладают свойствами, которые хотелось бы использовать для решения прикладных задач биохимии и медицины. Но эти свойства, например каталитическая активность, обычно проявляются в сравнительно узком диапазоне условий внешней среды. Если для решения исследовательской задачи необходимы другие условия, то возможна модификация выбранного белка. В качестве модификаторов специалисты Института биохимии им. А. Н. Баха РАН и Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН предлагают использовать «умные» полимеры, обратимо изменяющие свойства белка. Работу учёных поддержали РФФИ и Программа президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине».

При небольших изменениях параметров внешней среды, рН или температуры, «умные» полимеры способны обратимо изменять конформацию (способ укладки) – и свою, и макромолекул, к которым они присоединены. Чтобы исследовать их возможности, учёные модифицировали овомукоид, белок куриных яиц, «умным» полимером поли-N,N-диэтилакриламидом. Это вещество обладает нижней критической температурой смешения (НКТС). При температуре ниже НКТС полимер растворим в воде, а при температуре выше НКТС он меняет конформацию и выпадает в осадок. То же самое происходит и с макромолекулами, к которым этот полимер присоединён.

Молекула овомукоида содержит три центра, которые связывают пищеварительные ферменты: два из них распознают трипсин, а один – химотрипсин. Взаимодействуя с ферментами, овомукоид ингибирует их действие. После модификации исследователи смогли управлять свойствами комплекса овомукоида и «умного» полимера, изменяя температуру окружающей среды. При нагревании до температуры, превышающей НКТС (40°С), модифицированная молекула сворачивалась в глобулу и в таком виде практически переставала связывать трипсин, зато химотрипсин ингибировала гораздо активнее. По мнению исследователей, в глобуле свойства центров, узнающих трипсин, меняются: вместо одного фермента они начинают распознавать другой и связываться с ним. Но эти изменения носят обратимый характер. Когда раствор с модифицированным белком и ферментами охлаждали до температуры ниже НКТС (30°С), овомукоид восстанавливал естественную активность.

Учёные нашли этому феномену практическое применение. Из полиакриламидного геля и модифицированного овомукоида они получили сорбент, который избирательно связывал трипсин или химотрипсин в зависимости от температуры. «Умные» полимеры можно использовать не только для изготовления сорбентов с программируемой избирательностью связывания, но и для *эффективного контроля за течением различных биокаталитических реакций**, а также для направленного транспорта связанных с ними активных соединений. Например, это свойство может использоваться при лечении: если нагреть какую-то часть тела, весь растворённый в крови полимер будет выпадать в осадок именно в этой области – вместе с присоединённым к нему лекарством.

Первоисточник информации:

Т. А. Валуева, И. Л. Валуев, И. В. Обыденова, Л. И. Валуев Химическая модификация белков “умными” полимерами. – Биоорганическая химия. – 2010. – № 12.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.5 (4 votes)
Источник(и):

1. Наука и технология РФ