Биохимики из университета Рокфеллера обнаружили несколько последовательностей аминокислот, отвечающих за изменение формы молекул белков и их растворимости при повышении температуры. По словам экспертов, это первый случай, когда ученым удалось точно указать последовательность аминокислот, которую необходимо внести в белок для контроля его макроскопических свойств. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials, краткое изложение приводит Science.

Аминокислотные последовательности, использованные авторами в качестве основы для библиотеки белков. Изображение: Felipe García Quiroz et al. / Nature Materials, 2015

Белки — сложные органические вещества, состоящие из цепочек аминокислот. Из-за того, что аминокислоты умеют по-разному взаимодействовать друг с другом, эти цепочки оказываются свернуты в клубки самых разных форм. В зависимости от того, как именно свернулся белок, могут меняться такие его свойства, как, например растворимость в воде. В некоторых случаях это приводит к тому, что с ростом температуры среды белки перестраиваются и из водорастворимых становятся нерастворимыми.

Авторы новой работы синтезировали библиотеку (большой набор) белков, подобных эластинам (они содержатся в мышечных тканях и позволяют им растягиваться и сокращаться). При этом основным фрагментом в молекулах были последовательности пяти ключевых аминокислот, среди которых, например, пролин и глицин, найденных в эластине. Исследователи предположили, что именно эти последовательности могли оказаться ответственными за изменение формы и свойств белков.

Затем ученые проверяли способность полученных соединений переключать свою растворимость под действием нагревания. На основе этих экспериментов авторам удалось вывести некоторый ряд «правил», по которым можно определить, какие последовательности аминокислот будут вызывать изменение формы белка, какие нет. Несмотря на то, что эти взаимосвязи срабатывали не всегда, авторы отмечают, что их результат может стать основой для предсказания поведения биополимеров в человеческом организме, зная их структуру лишь на уровне последовательности аминокислот.

Важным применением для аминокислот с заранее известной температурой перехода в нерастворимое состояние является доставка лекарств. Следуя предложенным правилам, можно создать белок, который при комнатной температуре может легко смешиваться с лекарством, будучи растворимым, а при температуре человеческого тела превращался бы в нерастворимую субстанцию. Это позволило бы очень медленно высвобождать лекарство, а остатки «капсулы» при этом разрушились бы собственными силами организма.

Автор: Владимир Королёв