Logo
Cover

Исследователи из США синтезировали искусственный белок, в структуре которого сочетаются упорядоченные и неупорядоченные участки. При комнатной температуре он жидкий, но в организме затвердевает, формируя каркас для клеток. Это позволит использовать новый материал для создания «заплаток» для поврежденных тканей организма.

274

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.