Аминокислоты действуют как «антисоль»: новое понимание того, как малые молекулы стабилизируют белки

от

Биологи давно знали, что аминокислоты помогают стабилизировать белки, например, в качестве добавок к фармацевтическим препаратам. Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили фундаментальный стабилизирующий эффект всех малых молекул, создавая новые возможности для управления частицами в растворе.

Почему это работает?

В течение десятилетий аминокислоты добавлялись в медицинские препараты, такие как инсулин, в качестве стабилизаторов: эти малые молекулы предотвращают нежелательное взаимодействие белков (то есть более крупных частиц). И учёные знали, что это работает, но не понимали почему.

Международная группа учёных под руководством лаборатории супрамолекулярных наноматериалов и интерфейсов в Инженерной школе Федеральной политехнической школы Лозанны наконец-то объяснила причину и обнаружила фундаментальный стабилизирующий эффект всех малых молекул в растворе.

Открытие опубликовано в журнале Nature в сотрудничестве с Альфредо Александром-Кацем из MIT и исследователями из Южного университета науки и технологий в Китае, включая выпускника EPFL Чжи Ло.

«Когда белки находятся в растворе, они постоянно меняют форму вокруг центральной формы, и поэтому преобладающая теория заключалась в том, что аминокислоты помогают предотвратить неправильную укладку белков», — объясняет недавний выпускник EPFL со степенью доктора философии и первый автор Тин Мао.

«Теперь мы показываем, что это не так. На самом деле стабилизирующий эффект аминокислот имеет мало общего с биологией, а скорее является общим свойством всех малых молекул по отношению к более крупным частицам, известным как коллоиды, в растворе», — добавляет Тин Мао.

Как это работает?

Чтобы понять этот коллоидный эффект малых молекул, руководитель лаборатории супрамолекулярных наноматериалов и интерфейсов Франческо Стеллаччи предлагает представить двух коллег, идущих навстречу друг другу по противоположным сторонам коридора.

«Представьте, что эти два коллеги хорошо ладят и всегда хотят остановиться и поболтать. Если коридор пуст, они сразу заметят друг друга и соберутся вместе. Но если коридор внезапно переполнится, они могут не увидеть друг друга, пока уже не пройдут мимо, или даже вообще не заметить друг друга», — объясняет Стеллаччи.

«Это явление, называемое экранирующим притяжением, объясняет, как аминокислоты влияют на более крупные частицы: они играют роль толпы в коридоре, препятствуя прохождению взаимодействий», — продолжает учёный.

Интересно, что учёным уже более века известно, что соли действуют наоборот: они экранируют отталкивание. В примере с коридором соль также играет роль толпы; только в этом случае она мешает двум недружелюбным коллегам избежать неловкого взаимодействия.

«То, что мы обнаружили, — это то, что аминокислоты, по сути, являются антисолью, потому что у них противоположный «экранирующий» эффект», — говорит учёный и соавтор исследования Куи Онг.

Исследователи говорят, что их работа является веским аргументом для сообщения о концентрациях аминокислот в научных исследованиях в будущем.

«В биологии никто не стал бы проводить эксперимент, не сообщив о концентрации ионов (солей) в растворе. Наша работа показывает, что концентрации аминокислот оказывают столь же сильное влияние, и поэтому о них следует сообщать так же строго», — говорит Стеллаччи.

Действительно, Стеллаччи уже изучает неиспользованный потенциал этих молекулярных эффектов. «Мы хотим понять, как малые молекулы, такие как аминокислоты, играют центральную роль в здоровых биологических функциях… наша цель — в конечном итоге предсказать, какие молекулы могут стабилизировать какие белки и в какой степени — то, что в настоящее время делается методом проб и ошибок в биомедицинских исследованиях», — заключает учёный.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте