Ренатурация белков
Ученые придумали способ «воскрешать» белки
Ученые из Университета ИТМО и Еврейского университета в Иерусалиме придумали способ восстанавливать структуру белков после температурной денатурации.
Метод способен не только восстанавливать активную функцию белков, но и повышать их изначальную активность практически в два раза. Ученые назвали данное явление эффектом феникса, проведя аналогию с известным мифическим созданием, которое, воскресая после смерти, становится еще сильнее. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports (Vladimir V. Vinogradov & David Avnir, Enzyme renaturation to higher activity driven by the sol-gel transition: Carbonic anhydrase, в открытом доступе).
Белки – одни из важнейших молекул в клетке. Они могут выполнять свои функции, только если их структура не нарушена. При изменении структуры, например при нагревании, белок становится неактивным. Этот процесс называется денатурацией. Теоретически белкам можно вернуть активность, если восстановить их изначальную структуру – ренатурировать. Но на практике сделать это чрезвычайно сложно.
В своем исследовании ученые из Университета ИТМО и Еврейского Университета в Иерусалиме впервые показали, что возможно не только восстановить структуру ренатурированного белка, но еще и увеличить его активность по сравнению с нативной формой. Добиться такого результата удалось благодаря новому способу ренатурации белков, основанному на смешении денатурированных белковых молекул (карбоновая ангидраза) с коллоидным раствором неорганических наночастиц оксида алюминия.
Схема ренатурации белков с использованием частиц оксида алюминия. Изображение: пресс-служба ИТМО
При переходе коллоидного раствора в гель наночастицы начинают сшиваться друг с другом, оказывая на молекулы белка механическое давление. В результате каждая белковая молекула попадает в индивидуальную пористую оболочку из наночастиц, что препятствует спутыванию белков и возвращает им их исходную пространственную структуру.
Сравнив эффективность белков до денатурации и после ренатурации, ученые обнаружили, что «воскресшие» белки стали на 180% эффективнее, чем их нативные предшественники. Ученые объясняют этот эффект тем, что наночастицы как бы «выворачивают» активный центр белка так, что субстрат, с которым он взаимодействует, максимально легко может добраться до него.
Как пояснил соавтор исследования Давид Авнир, открытие может быть также использовано для оптимизации производства лекарств на основе активных белков: «Большинство наиболее эффективных лекарств сегодня основаны именно на белках, которые получают из живых клеток. Однако среди выработанных таким образом белков лишь около 20% являются нативными и годны к использованию, в то время как остальные 80% составляют так называемые тела включения – тоже белки, но денатурированные. Очевидно, что возможность перевода денатурированных белков обратно в активное состояние, да еще и с повышенной эффективностью, позволило бы удешевить производство многих лекарств и сделать их более доступными».
За похожую работу – восстановление разрушенной при тепловой денатурации структуры белка куриного яйца – в 2015 году другому коллективу исследователей вручили Шнобелевскую премию.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
02.10.2015