Неупорядоченные белки превратились в сверхклейкие материалы
Москва, 17:05, 04 Ноя 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Биомедицинские инженеры из Дьюкского университета продемонстрировали, что могут создать стабильные материалы из неупорядоченных белков, влияя на внешние триггеры фазовых переходов.
Открытие проливает свет на ранее неизученные виды поведения неупорядоченных белков, позволяя ученым создавать новые материалы, сообщает sciencedaily.com. Они могут использоваться для доставки лекарств, синтеза тканей, регенеративной медицины и биотехнологий.
Выводы исследования опубликованы в Science Advances.
Ранее ученые считали, что белкам необходимо скрутиться в определенную форму для правильной работы. Но последние 20 лет инженеры сосредоточились на внутренне неупорядоченных протеинах (ВНП), как сырье для новых материалов. Они быстро меняют структуру под действием различных импульсов.
ВНП особенно полезны для биомедицинских целей из-за способности к фазовому переходу. Так, они превращаются из жидкости в гель, меняют растворимость под действием внешних триггеров, вроде температуры. Но ученые считали, что гибкость ВНП снижала их стабильность. Ашутош Чилкоти, Гарсия Кироз и их коллеги решили эту проблему, контролируя скорость ассоциации и диссоциации протеинов.
«В отличие от скрученных белков, эти плохо защищают свои участки друг от друга. Увеличение концентрации ВНП в растворе ведет к частым столкновениям. Компоненты слегка склеиваются и быстро расходятся», — сказал Кироз.
При одинаковом отношении скорости ассоциации и диссоциации, ВНП уравновешивается, прекращает менять поведение. Но любые скачки внешних условий увеличивают период склеивания сегментов, снижая частоту разрывов. Это вызывает фазовый переход растворимости, что можно использовать при создании материалов. Прекращение внешнего воздействия ведет к распаду сформировавшейся структуры.
Команда разработала реагирующие на температуру протеины, не следующие стандартным принципам фазового перехода. Благодаря гистерезису, компоненты держатся вместе даже при прекращении воздействия.
«Сверхклейкость возникает только при добавлении внешнего триггера. Иначе белки ведут себя как обычные ВНП», — сказал Кироз.
