Воскрешенные белки оказались вдвое активнее обычных
Ученые из Университета ИТМО и Еврейского университета в Иерусалиме открыли новый способ «воскрешения» белков после температурной денатурации основанный на восстановлении структуры под действием наночастиц оксида алюминия. Активность ренатурированных по данному методу белков почти вдвое превышает первоначальную. Работа опубликована в Scientific Reports.
Суть предложенного метода ренатурации белков заключается в добавлении к денатурированному белку (авторы использовали карбоновую ангидразу) коллоидного раствора наночастиц оксида алюминия и последующей вакуумной сушке. Исследователи выделяют три стадии в процессе ренатурации: на первой запутанные белковые агрегаты прикрепляются к поверхности наночастиц оксида алюминия, на второй происходит полимеризация частиц золя с образованием трехмерной структуры геля, в которой достаточно места для перестроения пептидных цепей до оптимальной геометрии, и на заключительной стадии образуется структура ксерогеля (геля, из которого удалена вся жидкость).
Исследование активности ренатурированных белков дало неожиданные результаты. Авторы обнаружили, что воскресшие белки на 180 процентов эффективнее своих нативных предшественников, в связи с чем авторы назвали это явление «эффектом феникса». По словам Владимира Виноградова, у каждого белка есть активный центр, занимающий лишь 5-10 процентов площади, все остальное же представляет собой своеобразный балласт. При ренатурации молекулы белка вследствие кулоновского взаимодействия выстраиваются хвостом цепи к наночастице, а активным центром от нее, в результате чего активный центр оказывается максимально доступным для взаимодействия с субстратом. Если проводить процедуру не с денатурированным, а с нативным белком, то оказывается, что невозможно управлять положением активного центра белка.
По словам соавтора исследования Давида Авнира, открытие может быть использовано для оптимизации производства лекарств, поскольку большинство современных белковых лекарств, полученных из живых клеток, содержит лишь 20 процентов пригодных к использованию нативных белков, а остальные 80 представляют собой так называемые тела включения — те же белки, только в денатурированной форме. Перевод этих белков в активную форму позволил бы значительно повысить эффективность лекарств, а также значительно удешевить их производство.