Биологи разработали генетически закодированные белковые кристаллы, которые могут генерировать магнитное поле во много раз сильнее того, что удавалось получить ранее. Об этом ученые сообщили на страницах журнала ACS Nano Letters..[intro]

Если бы ученые могли придать живым клеткам магнитные свойства, они, возможно, могли бы манипулировать активностью клеток и их передвижением по организму. В перспективе таким способом можно было бы помечать раковые клетки в организме, а затем концентрировать их в одном месте и выводить из организма.

Но предыдущие попытки намагнитить клетки, производя внутри них железосодержащие белки, позволяли создать лишь слабое магнитное поле. Ученые использовали естественный железосодержащий белок ферритин — собирали его в кластеры, содержащие до 4500 атомов железа, и вводили в клетку. Но даже с таким количеством этого магнитного элемента их мощность была в миллион раз меньше, чем было необходимо для практического применения.

Чтобы увеличить количество железа, которое может хранить белковая структура, международная команда ученых решила объединить железосвязывающую способность ферритина со свойствами самосборки другого белка, называемого Inkabox-PAK4cat. Последний может образовывать огромные веретенообразные кристаллы внутри клеток. Исследователи из Стэнфордского и Орхусского университетов вместе с коллегой из Университета Цинхуа задавались вопросом, могут ли они создать плотноупакованные кристаллы ферритина, которые имели бы большую плотность железа и обладали бы более сильной намагниченностью.

Чтобы создать такие кристаллы, исследователи слили гены, кодирующие ферритин и Inkabox-PAK4cat, и экспрессировали новый белок в клетках человека в чашке Петри. Кристаллы выросли примерно до 45 мкм в длину (или около половины диаметра человеческого волоса) через три дня, не повлияв на выживаемость клеток. Затем авторы работы вскрыли клетки, выделили из них кристаллы и добавили в них железо. Это позволило ученым манипулировать структурами с помощью магнитных полей.

Каждый кристалл содержал около пяти миллиардов атомов железа и создавал магнитные силы, которые были на девять порядков сильнее, чем ферритиновые сгустки. Вводя такие кристаллы в живые клетки, исследователи могли перемещать их с помощью магнита. Однако ученые не смогли добавить железо к кластерам, которые уже находятся в живых клетках. Чтобы сделать это, биологам потребуются дальнейшие эксперименты.