Новости химической науки > Наноструктурная поддержка для ферментов

Возможно, что в ближайшее время спрос на золото снова начнет увеличиваться. Однако эта возможность будет определяться отнюдь не использованием золота в качестве товарно-денежного эквивалента, а перспективностью его применения в нанотехнологиях.

На нашей новостной ленте уже затрагивались различные аспекты использования золота на наноуровне – создание каркасных полых кластеров золота, использование композитных нанокатализаторов. Как показывают работы Винсента Ротелло (Vincent Rotello) из Университета Массачусетса в Амхерсте, наноразмерные золотосодержащие частицы можно применять в качестве платформ для поддержки и стабилизации фермента химотрипсина.

Химотрипсин катализирует реакции гидролиза. Как и другие ферменты, химотрипсин изменяют свою третичную структуру и, вследствие этого, теряет каталитическую активность на границе раздела фаз вода/воздух

В работе Ротелло с коллегами демонстрируется, что фермент может быть стабилизирован, если окружить его защитным монослоем из золотосодержащих частиц. Предлагаемые американскими учеными защитные наноструктуры представляют собой сферические малые кластеры золота, окруженные отрицательно заряженной оболочкой из тетраэтиленгликолькарбоксилатных лигандов.

Схематическая иллюстрация взаимодействия трипсина (иррегулярные клубки, синим показаны атомы азота) с защитными структурами (сферы, красным обозначен кислород). (По материалам Soft Matter.)

В соответствии с наблюдениями американских ученых, сферические защитные наноструктуры имеют размер того же порядка, что и химотрипсин (около 6 нм в диаметре) и связываются с ферментом, находящимся в воде, за счет электростатических взаимодействий. Это взаимодействие стабилизирует фермент, ограничивая его возможность разворачиваться и терять активность на границе раздела вода/воздух.

Ротелло отмечает, что ключевым моментом в его исследовании является обнаруженная возможность стабилизации фермента в условиях, обычно приводящих к ослаблению или даже потере каталитической активности белков. С пониманием механизма, определяющего возможность такой стабилизации, создание средств, позволяющих расширить условия для применения любого индивидуального белка-катализатора, станет более легко решаемой задачей.

Работа, выполненная Ротелло с коллегами, представляет собой очень элегантный подход, демонстрирующий использование средств и методов нанотехнологий для решения ключевых вопросов в применении биотехнологии.

Исследования американских ученых могут оказать существенное влияние на стратегию разработки биосенсоров, для которых трудность стабилизации белковых молекул является ключевым фактором, ограничивающим их применение в настоящее время.

Источник: Soft Matter, 2006, 2, P. 558