Искусственный белок, способный переносить и отдавать кислород, сделан в Университете Пенсильвании - Гранит науки - 2009-05-08

Искусственный белок, способный переносить и отдавать кислород, сделан в Университете Пенсильвании (University of Pennsylvania) – эта собранная «с нуля» молекула может стать ключевым звеном при создании нового кровезаменителя.

Попытка ученых сотворить компоненты искусственной крови имеет многолетнюю историю, ее успех привел бы к решению проблемы донорской крови, которой везде не хватает и которая имеет ограниченный срок хранения, а кроме того, донорская кровь может таить в себе опасность инфекции. Искусственная кровь – это возможность простого и быстрого восполнения кровопотери при серьезных травмах, в том числе и при военных действиях. В настоящее время большинство кровезаменителей содержат модифицированные версии природного гемоглобина – сложного железосодержащего белка эритроцитов животных и человека, который связывает кислород в легких, а переносит и отдает его по всему организму. Но такие кровезаменители имеют, по крайней мере, один серьезный недостаток – они могут вызвать сердечную недостаточность у травмированных реципиентов. Группа исследователей из Университета Пенсильвании под руководством профессора Лесли Даттона (Leslie Dutton) сконцентрировала внимание на создании белка, который был бы способен переносить кислород и был бы водонепроницаемым. Последнее свойство существенно, потому что вода, попадая в молекулу белка, способствует образованию активной формы кислорода, которая высвобождаясь, наносит вред живой клетке.

Создавать гидрофобный белок-переносчик кислорода группа Даттона начала с трех аминокислот, последовательность которых образует закрученный в виде спирали столбик. Из таких столбиков они собрали пучок, по форме напоминающий обычный канделябр. Т.е. все 4 столбика соединялись между собой, условно говоря, внизу, посредством некой петли (представлявшей собой цистеиновый мостик). К этой конструкции они прибавляли гем – группу атомов, содержащую железо и связывающую кислород. Туда же добавлялась аминокислота глутамат, которая нагружала канделяброподобную структуру и растягивала ее, делая более открытой для кислорода. Экспериментаторы позаботились и том, чтоб внутренняя поверхность всей конструкции из четырех спиральных столбиков с гемом, которая будет соприкасаться с кислородом, была высталана водоотталкивающими группами атомов. В начальной стадии работы они использовали робот-синтезатор, который соединял между собой аминокислоты в заданной последовательности, но когда был сделан выбор последовательностей, образующих удовлетворяющие требованиям спиральные столбики, производителем нужного белка стала бактерия кишечной палочки (Escherichia coli). Подтверждение тому, что созданный таким образом белок действительно связывает кислород, было получено химическим путем. Цвет раствора, в котором проходила реакция между искусственным белком и кислородом, превращался из темно-красного в ярко-алый, т.е. такой, как у настоящего гемоглобина. Работа по созданию искусственного связывающего кислород белка опубликована в Nature (26 March 2009).