Денатурированные белки часто накапливаются с образованием токсичных агрегатов, что является основной причиной многих болезней, таких как болезнь Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона. Поэтому исследования механизмов денатурации и ренатурации невозможно переоценить.В новом исследовании Дэвид Авнир, профессор Еврейского университета в Иерусалиме, и Владимир Виноградов, руководитель Международной лаборатории химии растворов передовых материалов и технологий Университета ИТМО, обнаружили, что возвращение белков к жизни не только возможно, но и могут быть выполнены с улучшением их первоначальной активности.
Это странное явление связано с новой техникой ренатурации белков, основанной на сочетании термически денатурированных белков (карбоангидразы) с коллоидным раствором наночастиц неорганического оксида алюминия.Когда раствор превращается в гель, наночастицы начинают связываться друг с другом, оказывая механическое давление на молекулы белка. В результате каждая молекула оказывается заключенной в свою индивидуальную пористую оболочку, которая предотвращает злокачественный процесс агрегации белков и в конечном итоге восстанавливает их первоначальную пространственную структуру.
Сравнив уровень активности белков до денатурации и после ренатурации, химики обнаружили, что воскресшие были на 180 процентов активнее своих родных предшественников.«У каждой белковой молекулы есть свой активный центр, который позволяет молекуле взаимодействовать с окружающей средой. Однако активный центр составляет всего 5-10 процентов поверхности молекулы», — поясняет Владимир Виноградов. «Во время ренатурации мы имеем дело с длинной развернутой молекулой, содержащей активный центр и несколько расширяющихся хвостов. Активный центр и наночастицы имеют одинаковые заряды и будут отталкиваться, в то время как хвосты имеют противоположный заряд и будут тяготеть к наночастицам.
В конце концов, когда Оболочка образуется вокруг молекулы, активный центр будет находиться как можно дальше от стенки оболочки. Вместо этого активный центр будет направлен прямо в пору в оболочке, тем самым увеличивая шансы белка на взаимодействие с субстратом. . "Исследователи говорят, что этот метод работает только с развернутыми денатурированными белками. Ориентацию нативных белков внутри оболочки нельзя контролировать таким же образом, потому что активный центр может оказаться где угодно, в том числе лицом к стенке, что полностью исключает возможность взаимодействия с субстратом.
Как объясняет профессор Дэвид Авнир, одно из возможных применений открытия может помочь оптимизировать производство лекарств на основе активных белков:«Некоторые из наиболее эффективных лекарств основаны на активных белках, полученных из клеточных культур. Однако из всех белков, выращенных таким образом, только 20 процентов являются нативными и подходят для использования, а остальные 80 процентов составляют так называемые включения. тел, то есть нефункционирующих денатурированных белков.Очевидно, что знание того, как преобразовать денатурированные белки в их естественное состояние, и, кроме того, с повышенным уровнем активности, позволит фармацевтическим компаниям снизить цены на многие лекарства, сделав их более доступными. "