Химики нашли способ возвращать белки к жизни при помощи наночастиц

Учёные из университета ИТМО в Санкт-Петербурге и Еврейского университета в Иерусалиме смогли восстановить структуру белка после химической денатурации, сообщается на сайте российского вуза. В теории метод, разработанный специалистами, удешевит изготовление лекарств против болезней Альцгеймера или Паркинсона.

В основе метода лежит электростатическое взаимодействие свернувшихся (денатурированных) белков с наночастицами оксида алюминия в воде. Метод работает как для молекул одного вещества, так и в мультибелковых системах, хотя ранее восстанавливать структуру белков в смесях никому не удавалось.

"Теоретически наш метод способен упростить и удешевить производство лекарств для лечения болезней Альцгеймера и Паркинсона, потому что многие из этих медикаментов изготовляются на основе белков", — приводит пресс-релиз слова Катерины Володиной, магистранта ИТМО, одного из авторов исследования.

Белки, в особенности относящиеся к ним ускорители химических реакций – ферменты, являются основой фармацевтической и пищевой индустрии. Однако 80% этих веществ теряется ещё в процессе синтеза. Под влиянием неблагоприятных факторов, например, при добавлении сильных кислот или щелочей, белки денатурируют, то есть теряют свою форму, а вместе с ней и химическую активность. Поэтому специалисты ищут способы возвращения им исходной структуры (этот процесс называют ренатурацией). 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 наночастицами оксигидроксида алюминия. Благодаря возникшему электростатическому взаимодействию, ферменты притянули к своей поверхности наночастицы, сообщает РИА Новости.

Возникшая на поверхности молекул белков защитная оболочка из наночастиц не позволила им слипаться, как это происходит с денатурированными белками. В результате учёные смогли достаточно легко извлечь белки из щелочной среды. После промывки от остатков денатурирующих веществ ферменты самостоятельно восстановили 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. Учёные собираются развивать подход к ренатурации белков именно на мультиферментных смесях.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.