Коллектив ученых из США получил мутатную версию белка ферритина, который поглощает в два раза больше железа, чем природные аналоги. Он может использоваться в качестве ручки для управления клетками в ходе магнитного разделения или при создании магнитных биосенсоров. Исследование опубликовано в Nature Communications.

В качестве основы для дизайна нового белка авторы использовали природный ферритин из археобактерий Pyrococcus furiosus. *Микроорганизмы используют этот и подобные ему белки (сидерофоры) в качестве «сейфа» для удержания в клетке железа — ценного ресурса в мире бактерий. В кодирующую последовательность белка при помощи ПЦР вносили случайные мутации, таким образом создав библиотеку различных вариантов ферритина общим числом в 10 миллионов штук. Отобранные фрагменты ДНК помещали в клетки дрожжей.

Структура ферритина — белкового комплекса, синтезирующего внутри себя ядро из тысяч атомов железа. Изображение: Jose-Luis Olivares/MIT

Используя флуоресцентную метку, ученые выбирали те штаммы дрожжей, в которых ферритин поглощал наибольшее количество железа из цитоплазмы (для этого была придумана специальная генетическая конструкция, с которой флюоресцентный белок синтезировался только тогда, когда ферритин забирал на себя почти все внутриклеточное железо). Отобранные варианты белка вновь подвергали случайному мутагенезу, проведя в общей сложности четыре таких цикла.

При помощи проточной цитометрии ученые измерили способность окончательно отобранных ферритинов к поглощению железа. Из трех выбранных штаммов один оказался почти в два раза эффективнее, чем его исходный природный аналог. Такой результат позволил улучшить чувствительность при магнитной сортировке клеток в четыре раза. Кроме того, на основе полученных штаммов, ученые создали тестовый образец магнитного биосенсора, чувствительного к галактозе.

Ферритин является крупным белковым комплексом, отвечающим за контроль содержания железа в клетке. Он состоит из 24 субъединиц и способен поглощать до нескольких тысяч атомов железа. Этот белок нашел широкое применение в нанотехологии. Например, его используют в качестве шаблона для синтеза металлических наночастиц.

Автор: Тарас Молотилин