Долгое время считалось, что для всех белков характерна определенная фиксированная форма. Однако в последние десятилетия ученые проявляют все больше интереса к так называемым белкам с внутренне неупорядоченной структурой (IDP-белки). Эти молекулы могут складываться во множество разнообразных структур, которые закодированы в их аминокислотных последовательностях.

Как отмечает Science Daily, некоторые белки в человеческом организме состоят из перемежающихся упорядоченных и неупорядоченных участков. Один из них — эластин, обеспечивающий гибкость многим органам и тканям, от легких до кожи и кровеносных сосудов. Ученым хотелось бы применить свойства эластина в биотехнологиях и медицине, однако синтезировать его в лаборатории не удавалось.

Исследователи из Университета Дьюка и Университета Вашингтона в Сент-Луисе решили создать имитацию эластина — искусственный белок, сочетающий участки с упорядоченной и неупорядоченной структурой.

За основу взяли неупорядоченные эластиноподобные полипептиды, которые могут переходить из твердого состояния в жидкое под воздействием колебаний температуры.

Такие полипептиды можно применять, например, для доставки лекарств, но их нельзя использовать в качестве каркасов для регенерации тканей. Однако, добавив в них упорядоченные фрагменты, исследователям удалось создать гибридные соединения, которые обладают структурной устойчивостью упорядоченных белков, но способны переходить из жидкого состояния в твердое. При комнатной температуре эти частично упорядоченные белки остаются жидкими, однако затвердевают при температуре тела.

Попав в организм с инъекцией, они формируют стабильный пористый каркас, который быстро интегрируется в окружающую ткань с минимальным воспалением и способствует формированию кровеносных сосудов.

Такой каркас медленно деградирует и сохраняет свой объем, что необычно для материала на основе белка. Опыты показали, что клетки охотно заселяют его, что делает разработку перспективной для тканевой инженерии и заживления ран. При необходимости каркас можно растворить, просто понизив температуру вокруг него. А изменяя аминокислотные последовательности белков, можно создавать материалы с заданными свойствами, например, температурой плавления.

В ближайшее время ученые надеются испытать материал на лабораторных животных. Если эксперименты закончатся успешно, частично упорядоченные белки смогут занять важное место в биотехнологическом арсенале.

Для восстановления костей после переломов можно использовать еще один белок — фиброин из шелка пауков и насекомых. В сочетании с биостеклом он дает гибридный материал, который служит каркасом для стволовых клеток. Клеточные культуры, растущие на нем, формируют зрелые признаки уже через 21 день.