ИСКУССТВЕННЫЙ ЦИТОХРОМ

ИСКУССТВЕННЫЙ ЦИТОХРОМ

Результаты нового исследования ученых из США и Великобритании приближают тот момент, когда искусственные белки смогут участвовать в природных биохимических процессах – было продемонстрировано, что бактерия может выстраивать последовательность аминокислот, совершенно нетипичную для природного белка, вырабатывая при этом полностью функциональный цитохром.

Появившаяся недавно и динамично развивающаяся такая область естествознания, как синтетическая биология, требует того, чтобы синтетические белки, в том числе и ферменты, без сучка и задоринки могли бы интегрироваться с природными белками и другими субстратами. Как отмечает Росс Андерсон (Ross Anderson) из Университета Бристоля, исследователи из его группы попытались создать искусственные белки, способные проявлять химические и иные свойства природных белков.

Для того, чтобы создать искусственный белок-цитохром, Андерсон с коллегами использовали относительно новую методологию, известную как макетирование (maquette approach), позволяющую им уйти от сложности, присущей природным системам. Исследователи начали с протеиновой последовательности, разработанной только для того, чтобы свернуться в четырехспиральную структуру. Переработанные элементы прибавляли к «оголенному» элементу белков; рол каждого аминокислотного остатка была определена исследователями, каждый аминокислотный остаток располагался таким образом, чтобы точно выполнять свои функции.

Однако, несмотря на то, что разработанная исследователями белковая последовательность не встречается в природе, молекулярная машина бактерии Escherichia coli, отвечающая за посттрансляционную модификацию белков, обрабатывает синтетическую последовательность, позволяя получить синтетический цитохром гем-С. Синтетический цитохром был разработан таким образом, чтобы в его структуре был замещаемый гистидиновый гемовый лиганд, способный к связыванию с кислородом. Такая структура может найти применение в различных областях – от хранения и транспорта кислорода до использования в каталитическом гидроксилировании.

Дэфидд Джонс (Dafydd Jones), специалист по созданию искусственных белков из Университета Кардиффа (Великобритания) отмечает, что разработанный исследователями спиралевидный белок интересен прежде всего тем, что в отличие от ранее разработанных синтетических протеинов он удачно встраивается в молекулярные системы клетки, участвуя в посттрансляционной модификации.

Источник: Chem. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c3sc52019f