ТАСС, 17 декабря. Биохимики создали новую, более эффективную версию фототоксичного белка SuperNova, который делает свет смертельно опасным для культур клеток. Благодаря этому белок можно использовать гораздо шире, чем раньше, пишет пресс-служба Сколковского института науки и технологий. Статью с результатами разработки опубликовал International Journal of Molecular Sciences.
"Новый белок сочетает в себе высокую скорость и полноту созревания, что облегчает использование и делает его подходящим для широкого спектра молекулярно-биологических задач. Мы ожидаем, что SuperNova2 будет применим к широкому кругу экспериментальных моделей в качестве генетически кодируемого фотосенсибилизатора", – отметил один из авторов статьи, профессор Сколковского института науки и технологий Константин Лукьянов.
Фотосенсибилизаторами называют белки и другие органические молекулы, которые могут поглощать свет и использовать его энергию для производства атомарного кислорода и других агрессивных молекул, способных разрушать органику и живые клетки. Их широко используют в быту и промышленности.
Ранее Лукьянов и его коллеги выяснили, что живые клетки можно заставить производить подобные молекулы в больших количествах. Благодаря этому можно управлять жизнью популяций микробов или культур клеток млекопитающих. Первым прототипом подобного белка стала молекула KillerRed, которую российские ученые разработали в 2006 году.
Впоследствии японские биохимики создали усовершенствованную версию этого белка, которая получила название SuperNova. Ее структура была проще, не мешала жизни клеток при отсутствии света и была адаптирована для слияния с другими белковыми молекулами. Однако, как показали дальнейшие опыты, эффективность ее работы была относительно низкой.
Из-за этого с практической точки зрения белок был практически бесполезным. Российские биохимики решили эту проблему. Они обратили внимание, что "киллерские" способности подобных молекул зависят от того, с какой скоростью и как во время созревания белка в клетках меняются хромофоры. Так называют части белка, которые отвечают за окраску и взаимодействие белка со светом.
Руководствуясь этой идеей, ученые попытались создать улучшенную версию SuperNova. Для этого они детально изучили структуру этой части молекулы у него и его предшественника. Анализ показал, что значительная часть хромофор в них находилась в "незрелом" состоянии и поэтому они не могли взаимодействовать со светом и вырабатывать кислород.
Узнав об этом, Лукьянов и его коллеги попытались улучшить свойства SuperNova и KillerRed, случайно внося в них мутации и выращивая полученные вариации молекул внутри кишечной палочки, наблюдая за тем, как менялся цвет микробов и насколько красными они становились.
Этот подход позволил ученым создать новый вариант SuperNova – SuperNova2. Из-за небольшого набора мутаций он стал работать гораздо лучше: в результате его способность уничтожать клетки кишечной палочки и культуры раковых клеток человека увеличилась в четыре раза. В результате его можно гораздо шире применять на практике, в частности, SuperNova2 можно использовать для решения множества научных задач.