Сотрудники биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова впервые изучили обмен каротиноидами фотоактивного оранжевого каротиноидного белка (OCP — Orange Carotenoid Protein) со схожими по структуре белками. Открытие учёных приблизит создание антиоксидантных препаратов на основе ОСР, которые помогут защитить здоровые клетки при терапии онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в Biophysical Journal.

Оранжевый каротиноидный белок (OCP) — это небольшой водорастворимый белок, который служит у цианобактерий белком-тушителем: он уменьшает передачу энергии в пигментном аппарате фотосинтеза на интенсивном свету. Цианобактерии — одни из самых ранних на Земле организмов, способных к фотосинтезу. Их жизнедеятельности наша планета обязана высоким содержанием кислорода в атмосфере.

Оранжевый каротиноидный белок за счет изменения своей структуры «спасает» фотосинтезирующие компоненты цианобактерий от перегрева. В качестве фоточувствительных хромофоров (окрашивающихся соединений) в белке используются каротиноиды – длинные углеводородные молекулы с большим количеством двойных связей.

Ранее биологи из МГУ впервые охарактеризовали структуру и свойства С-доменов ОСР, которые, как оказалось, способны связывать каротиноид в комплекс, обладающий яркой фиолетовой окраской. В данном случае, домен — это элемент третичной структуры белка, то есть определенный мотив укладки аминокислот в спирали белка. Одним из интересных и ранее неизвестных свойств оранжевого каротиноидного белка оказалась возможность передавать каротиноид другим белкам, имеющим схожую структуру. Механизм этого процесса представлен в упомянутой работе, опубликованной в Biophysical Journal.

«Мы изучали взаимодействие фиолетовых С-доменов ОСР, содержащих каротиноид с бесцветной апо-формой ОСР. В результате взаимодействия бесцветная апо-форма ОСР становилась оранжевой и фотоактивной (способной менять структуру и цвет при разных температурах). Процесс переноса каротиноида моделирует сборку фотоактивного белка из протеиновой матрицы и хромофора (каротиноид)», — рассказал один из авторов работы, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории радиационной биофизики Евгений Максимов.

Открытая учеными реакция переноса гидрофобной молекулы каротиноида между двумя водорастворимыми белками дает экспериментаторам несколько интересных возможностей. Изученный механизм позволит создавать водорастворимые белковые комплексы доставки обладающего антиоксидантными свойствами каротиноида к клеткам, нуждающимся в защите от активных форм кислорода: например, к здоровым тканям при фотодинамической терапии рака. Фотоактивные свойства комплекса помогут создать молекулярные термометры: по их окраске можно будет идентифицировать различия в температуре между частями клетки.