25 августа 2019, воскресенье, 15:34
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

03 марта 2017, 10:35

Нанодиски вместо мыла

Михаил Николаев et al./МФТИ

Ученые предложили новую методику исследования структуры мембранных белков, которая очень необходима для создания эффективных лекарств. Редакция научного журнала ACS Crystal Growth & Design выбрала эту статью лучшей работой месяца и поместила иллюстрацию к статье на обложку мартовского печатного номера.

Группа ученых из лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ, Исследовательского центра Юлих и Института структурной биологии Гренобля разработала метод, позволяющий упростить получение структур белков в естественном состоянии. Авторы впервые получили необходимые для расшифровки структуры кристаллы белка, используя искусственные нанодиски вместо общепринятых «мыльных» веществ для стабилизации белковых молекул в растворе. Исследование опубликовано в журнале ACS Crystal Growth & Design, кратко о нем сообщается в пресс-релизе. Работа позволит получать структуры белков, особенно ценных для разработки лекарств, в их естественном состоянии.

«Правильные» структуры

И для фундаментальных исследований, и для прикладных (например, разработки лекарств или оптогенетики) наиболее интересны мембранные белки: они отвечают, в том числе, за «общение» между клетками, получение сигналов от организма и перенос веществ через клеточную мембрану. Именно на мембранные белки действует более 70% продаваемых в мире лекарств. Получение белковых кристаллов — необходимый шаг на пути к расшифровке точной структуры белков. Знание структуры упрощает разработку лекарств и помогает в понимании фундаментальных процессов. На данный момент учёным известны структуры всего 3% мембранных белков из 7 тысяч, и расшифровка новых по-прежнему важна. Но традиционные методы получения структуры включают в себя неблагоприятные для белков этапы, которые могут портить их структуру, впоследствии давая недостоверную информацию о строении рецепторов в живом организме.

Предложенный биофизиками МФТИ и их коллегами подход направлен в первую очередь на получение функционально активного (т. е. правильного, «рабочего») состояния белковых молекул. Основная идея состоит в том, чтобы работать с белками, встроенными в нанодиски — искусственные участки клеточной оболочки, естественной для мембранных белков. Сами по себе такие участки мембраны нестабильны в растворе, поэтому для надёжности их стягивают особым белковым «поясом», длину которого можно регулировать в зависимости от встроенного в нанодиск мембранного белка. Что удивительно, такой «пояс» является почти полностью естественным для организма человека: с его помощью наши клетки перетаскивают «охапки» липидных молекул и холестерина по кровеносным сосудам. Впервые идея нанодисков была предложена в 2002 году профессором Стивеном Слигаром и с тех пор получила множество приложений, в том числе и в области структурной биологии.

Нанодиски вместо мыла

Обычно подобным образом встроенный белок используют для функциональных исследований, проверяя влияние различных веществ на белковую молекулу. Однако для получения кристаллов, необходимых для расшифровки атомной структуры, белки «вытаскивают» из нанодиска в раствор, окружая «мыльными» молекулами особого вещества — детергента. Молекулы детергента стабилизируют мембранный белок в непривычном для него растворе, однако не являются естественной для него средой и могут влиять на его структуру, не показывая правильно её состояние. Исследователи из МФТИ разработали подход к кристаллизации, для которого при определённом подборе кристаллизационных условий можно использовать белки, встроенные в нанодиски. Нанодиски «растворяются» в среде для кристаллизации, позволяя расти кристаллам белка. Кристаллы, выращенные таким образом,  по качеству не уступают полученным традиционными методами, и при этом молекула белка остаётся в функциональном состоянии.

1. Мембранные белки, живущие в оболочке клетки. 2. Те же белки в нанодисках, стянутые белковым «поясом» фиксированной длины. 3. Белковый кристалл. 4. Молекулярная структура, полученная методом рентгеновской дифракции. Структуру можно использовать для поиска лекарств или внесения полезных мутаций в белок. Илл.: МФТИ

«Мы надеемся, что такой подход к кристаллизации, изученный в нашей работе на конкретном белке, можно будет обобщить на мембранные белки в целом. Комбинируя стабилизацию в нанодисках с современными методами кристаллизации и функциональными тестами, учёные по всему миру смогут лучше понять взаимосвязь структуры и функции молекул, необходимых для нормальной работы нашего организма», — комментирует исследование Михаил Николаев, первый автор статьи и сотрудник лаборатории перспективных исследований мембранных белков МФТИ.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (RFMEFI58716X0026).

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Металлургия Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.