Химики из Токийского технологического института разработали синтетический рецептор в форме капсулы, который может различать мужские и женские стероидные гормоны, пишет eurekalert.org со ссылкой на Science Advances.

Если точнее, этот рецептор эффективно связывается с андрогенными мужскими гормонами в воде. Результаты являются ярким примером биомиметического дизайна – создания систем, которые имитируют явления природы.

«Природные биологические рецепторы могут распознавать крошечные структурные различия между мужскими и женскими стероидными гормонами, используя свои белковые карманы, – объясняют авторы. – До сих пор было сложно имитировать эту функцию искусственно».

Ключом к прорыву стала уникальная конструкция полости (имитирующая естественный карман, но состоящая из искусственных компонентов) внутри рецептора. Эта полость, окруженная полиароматическими каркасами, удерживаемыми с помощью ионов металлов, позволяла рецептору действовать как полужесткий контейнер – достаточно гибкий, чтобы дополнять форму гормона и вызывать эффективные связывающие взаимодействия.

Исследование, проведенное Митито Йошизава, Масахиро Ямашина и его коллегами, является продолжением предыдущей работы команды по разработке инновационных нанокапсул для широкого спектра применений биодатчиков в области медицины и окружающей среды. Их эксперименты показали, что синтетический рецептор преимущественно связывает стероидные половые гормоны в порядке, сходном с природными рецепторами андрогенов, начиная с мужских гормонов, таких как тестостерон и андростерон, заканчивая женскими, такие как прогестерон и бета-эстрадиол. При помещении в смесь мужских и женских гормонов, суспендированных в водном растворе при температуре 60 градусов Цельсия на десять минут, рецептор связывал исключительно тестостерон с селективностью более 98%. Этот высокий уровень селективности был достигнут даже тогда, когда смесь содержала большое количество женских гормонов.

Используя рентгеновский кристаллографический анализ, исследователи обнаружили, что сферическая полость искажается в эллиптическую форму при инкапсуляции тестостерона. Они говорят, что это конформационное изменение способствует усилению межмолекулярных взаимодействий между рецептором и гормоном.

Дальше команда разработала способ использования рецептора для обнаружения чрезвычайно малых количеств мужского гормона. Они подготовили комплекс рецептор-краситель, который излучает голубовато-зеленую флуоресценцию без тестостерона. При добавлении количества тестостерона в нанограммах флуоресценция значительно снижается при капсулировании, что представляет собой замечательный новый сверхчувствительный метод обнаружения.

«Мы предполагаем, что наш синтетический рецептор будет использоваться в ближайшем будущем для разработки практических, сверхчувствительных к стероидным половым гормонам аналитических устройств: от медицинских инструментов до допинг-контроля в спорте», – говорят исследователи.