Химики из ИТМО «воскресили» белки с помощью заряженных наночастиц
Друзья, с момента основания проекта прошло уже 20 лет и мы рады сообщать вам, что сайт, наконец, переехали на новую платформу.
Какое-то время продолжим трудится на общее благо по адресу
На новой платформе мы уделили особое внимание удобству поиска материалов.
Особенно рекомендуем познакомиться с работой рубрикатора.
Спасибо, ждём вас на N-N-N.ru
Химики из Санкт-петербургского университета ИТМО и Еврейского университета в Иерусалиме разработали новый метод «воскресшения» белков. В отличие от большинства способов, которые специфичны для восстановления активности отдельных белков, новый метод подходит для целой группы. Работа опубликована в Scientific Reports.
Белки представляют собой биополимеры, состоящие из цепочек аминокислот. Чтобы стать «работоспособной» и выполнять свои функции (например, катализировать клеточные процессы), молекула белка сворачивается в трехмерную структуру, которая стабилизируется взаимодействиями между разными аминокислотами белковой цепочки и молекулами в ее окружении. Большинство взаимодействий довольно слабые и их можно разрушить нагреванием, химическими реагентами (концентрированными кислотами или щелочами) или радиацией. В этом случае происходит денатурация белка, то есть его пространственная структура полностью или частично разрушается, молекулы белка слипаются между собой и белок теряет активность. В некоторых случаях, если из раствора убрать денатурирующие белок вещества или понизить его температуру, происходит обратный процесс — ренатурация, во время которого пространственная структура белка и его «работоспособность» частично восстанавливаются.
Процесс «воскрешения» белков с помощью наночастиц оксида алюминия. K. Volodina, D. Avnir and V. Vinogradov / Scientific Reports, 2017
Многие лекарства, например антитела — это белки, и могут денатурировать. Поэтому исследователи активно ищут способы их «воскрешения». Методы восстановления можно разделить на группы: денатурирующие вещества убирают из раствора, так что белки частично восстанавливают свою активность; во время восстановления белков в раствор добавляют вещества, помогающие процессу, или регулируют физические условия во время ренатурации. Однако в большинстве таких методов приходится подбирать условия восстановления для каждого белка в отдельности: это трудоемкий и требующий времени процесс. Авторы новой работы разработали способ ренатурации, который подходит для целой группы отрицательно заряженных белков.
Ранее та же группа исследователей разработала метод «воскрешения» белков после температурной денатурации с помощью наночастиц оксида алюминия. К дентурированному белку карбоангидразе добавляли раствор наночастиц и высушивали смесь в вакууме. В результате образовывался гель, в структуре которого было достаточно места для восстановления трехмерной структуры карбоангидразы, так что активность белка восстанавливалась.
В новом исследовании ученые решили использовать наночастицы оксида алюминия более универсальным способом и попробовать «воскресить» отрицательно заряженные белки с помощью положительно заряженных наночастиц. В экспериментах использовались карбоангидраза, кислая фосфатаза и пероксидаза хрена. После химической денатурации исследователи добавляли в раствор одного, двух или трех белков положительно заряженные наночастицы оксида алюминия, на которых сорбировался белок. Таким образом частицы изолировали молекулы белка друг от друга и препятствовали их слипанию. Затем наночастицы с белками переносили в другой раствор, убирая денатурирующий агент, чтобы началось восстановление пространственной структуры белков. Процесс ренатурации происходил на поверхности наночастиц, которые за счет сильного заряда отталкивались друг от друга и не давали белкам слипаться. На последнем этапе из раствора «воскрешенных» белков удаляли наночастицы.
Оказалось, что новый метод позволил восстановить пространственную структуру у 60–70 процентов белков, если они ренатурировали поодиночке (из-за особенностей структуры пероксидазы она хуже поддается восстановлению, поэтому она ренатурировала меньше — примерно на 30 процентов). При смешивании в растворе двух белков процент восстановленных молекул достигал 70–80 процентов, а в смеси трех — 50–60 процентов. По мнению авторов работы, новый метод хорош тем, что наночастицы просты в получении и их можно использовать многократно, с их помощью можно «воскрешать» несколько белков одновременно.
Ранее ученые обнаружили, что многие белки клетки могут возвращаться к нормальной работе после резкого повышения температуры клетки. Оказалось, что «слипание» белков необязательно приводит к их последующей деградации, а скорее выполняет защитную и регуляторную функции.
Автор: Екатерина Русакова
- Источник(и):
- Войдите на сайт для отправки комментариев