Учёные из Майнцского университета Иоганна Гутенберга (Johannes Gutenberg University Mainz) обнаружили, что наночастицы триоксида молибдена окисляют сульфит в сульфат в клетках печени по аналогии с ферментом сульфитной оксидазы. Функционализированные наночастицы троксида молибдена могут пересекать клеточную мембрану и накапливаться в митохондриях, где они восстанавливают активность сульфитной оксидазы.

Сульфит оксидазы – это содержащий молибден фермент, расположенный в митохондриях клеток печени и почек, который катализирует окисление сульфита в сульфат, регулируя метаболизм липидов, что играет важную роль в процессе детоксикации.

Отсутствие функционирующей сульфитной оксидазы является редким смертельным генетическим заболеванием, которое вызывает неврологические расстройства, умственную отсталость, физические уродства и деградацию мозга, которая в конечном итоге ведёт к преждевременной смерти. Различные лекарственные методы лечения этого дефицита пока не достигли абсолютного успеха.

Теперь группа немецких учёных под руководством профессора Вольфганга Тремеля (Wolfgang Tremel) решила провести исследования, которые могут заложить основу для будущего терапевтического применения наночастиц триоксида молибдена, что в свою очередь даст новые возможности для лечения дефицита сульфитной оксидазы.

Рис. 1. Фармакологическое действие наночастиц оксида молибдена (иллюстрация Universitaet Mainz).

Само снижение уровней сульфитной оксидазы вполне может вызвать проблемы со здоровьем даже у здорового человека. Кроме того, сульфиты используются в качестве консервантов в продуктах питания (например, в красном вине, виноградном соке или солёных огурцах). Люди, имеющие низкие уровни сульфитной оксидазы, страдают от таких симптомов, как усталость, астма, понижение уровня сахара в крови или головная боль.

До настоящего момента исследования ферментативно активных наночастиц были крайне немногочисленными. Но то, что простые неорганические наночастицы могут имитировать ферментативную активность, поистине удивляет: искусственные ферменты могут копировать основные и общие принципы природных ферментов.

Скорее всего, в будущем некоторые искусственные ферменты смогут помогать понять клеточные реакции, происходящие в природных ферментах, а также будут использованы в качестве терапевтических агентов.

В использовании наночастиц есть свои преимущества: например, оксид молибдена значительно дешевле и куда более стабилен, нежели генетически произведённые ферменты. На следующем этапе работы исследователи планируют проверить, сохранится ли активность наночастиц-ферментов в живых организмах.

Научная статья группы Тремеля была опубликована в издании ACS Nano.