Новости химической науки > Белок-мутант связывает уран

Использование урана в качестве топлива для АЭС и в составе боеприпасов увеличивает риск контакта людей с этим токсичным и радиоактивным элементом. Это обстоятельство является причиной того, что многочисленные исследовательские группы находятся в поиске простого и эффективного метода лечения урановых отравлений.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2009, doi: 10.1002/anie.200805262

Исследовательская группа Чуана Хе (Chuan He) из Университета Чикаго получила белок, способный прочно и селективно связывать уран. За основу белка-мутанта был взят природный никель-связывающий белок.

В присутствии кислорода и воды уран существует в виде уранил-катиона (UO₂²⁺), все три атома в котором лежат на одной оси. Уранил-катион может образовывать координационные соединения, предпочтительным координационным числом в них является число 6, причем обычно лиганды располагаются в одной плоскости вокруг «экватора» иона. Такая особенность координации легла в основу дизайна белка, предназначенного для связывания уранил-катиона.

В качестве шаблона исследователи использовали белок – никельчувствительный репрессор [nickel-responsive repressor (NikR)], вырабатываемый бактерией E. Coli. При связывании NikR с ионами никеля «загруженный» белок связывается с последовательностью ДНК, активируя транскрипцию генов, кодирующих синтез белков, ответственных за переработку ионов никеля и вывод их из клеток. Если в цитоплазме бактериальной клетки не содержится достаточное количество ионов никеля, белок NikR не взаимодействует с ДНК.

В белке NikR ион никеля располагается в полости, в которой он находится в плоскоквадратном окружении связывающих фрагментов. Несколько последовательных мутаций позволили получить новый белок, способный связывать уранил-катион вместо никеля. Мутация коснулась лишь трех аминокислотных остатков из состава NikR. В полости полученного белка уранил может связаться с шестью партнерами, расположенными экваториально относительно атомов кислорода уранильного фрагмента.

Белок-мутант NikR связывается с ДНК только в присутствии уранил-катиона, но не в присутствии ионов других металлов. Эта особенность подтверждает его селективность по отношению к уранилу, что может оказаться полезным для обнаружения соединений урана и биологической очистки ядерных отходов. Также создание белка может рассматриваться как первый шаг в разработке белковых агентов для лечения урановой интоксикации организма.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2009, doi: 10.1002/anie.200805262

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #неорганическая химия, #физическая химия