Ученые из России научились "оживлять" белки при помощи наночастиц
Ученые из Университета ИТМО в Санкт-Петербурге и Еврейского университета в Иерусалиме смогли восстановить структуру белка после химической денатурации. В основе метода лежит электростатическое взаимодействие свернувшихся (денатурированных), белков с наночастицами оксида алюминия в воде. Важно отметить, что метод работает как для молекул одного вещества, так и в мультибелковых системах - ранее восстанавливать структуру белков в смесях никому не удавалось. В теории это поможет упростить и удешевить производство лекарственных белков, применяемых для лечения болезней Альцгеймера и Паркинсона. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Современное производство белков в пищевой и фармацевтической промышленности крайне дорого и неэффектитвно из-за того, что под влиянием сильных реагентов (кислот и щелочей) белки сворачиваются, теряют свою форму (денатурируют), а вместе с формой пропадает их химическая активность. Поэтому промышленность находится в поиске способов ренатурации белков, то есть, возвращения им исходной формы химических свойств. Тем самым их производство можно значительно удешевить. Кроме того, пищевые продукты и лекарства производятся на основе нескольких белков одновременно, и поэтому вторая задача - ренатурировать именно смесь без предварительного разделения на отдельные белки.
Российские химики в коллаборации с израильскими коллегами смогли решить две задачи одновременно. Белки (ферменты), которые денатурировали в растворе сильной щелочи, смешали в воде с нерастворимыми в воде наночастицами оксигидроксида алюминия. Благодаря возникшему электростатическому взаимодействию, ферменты притянули к своей поверхности наночастицы. Возникшая на поверхности молекул белков защитная оболочка из наночастиц не позволила им слипаться, как это происходит с денатурированными белками. В результате ученые смогли достаточно легко извлечь белки из щелочной среды. После промывки от остатков денатурирующих веществ ферменты самостоятельно восстановили свою структуру.
Новый способ применили и для смеси из двух ферментов: карбоангидразы и фосфотазы (САВ и АсР). Для этих белков доля ренатурированных молекул превысила половину, что является беспрецедентным результатом.
Помимо универсальности и высокой эффективности, способ, предложенный химиками из Университета ИТМО, отличается низкой стоимостью и быстродействием. Ученые собираются развивать свой подход к ренатурации белков именно на мультиферментных смесях.
