Skystas baltymas meta iššūkį vandens svarbai

Vanduo, visur vanduo – bet mažiausiai vienas baltymas gali veikti ir be šio šlapio dalyko.

Adamas Perrimanas su kolegomis iš Bristolio universiteto pakeitė mioglobino – pernešančio deguonį į raumenis ir suteikiančiam neapdorotai mėsai jos raudoną spalvą – vandeninį apvalkalą sintetiniu polimeru, veikiančiu kaip surfaktantas (paviršinio aktyvumo medžiaga) ir paverčiančio baltymus į tiršto sirupo konsistencijos skystį.

Tada jie neutronų sklaidymo technika stebėjo baltymų judrumą – tinkamo jų funkcionavimo rodiklį. Pasirodė, kad baltymo ir polimero hibridai judėjo taip pat, kaip ir vandenyje, išlaikydami lankstumą, bei demonstruodami įprastą vidinę dinamiką. Svarbiausia, tebegalėjo prisijungti deguonį taip pat gerai, kaip ir mioglobinas gyvame audinyje.

Šis atradimas keičia dogmą, kad vanduo yra pati svarbiausia biologinė molekulė. „Yra būdų pakeisti vandenį kažkuo kitu ir išlaikyti baltymus laimingus,“ paaiškina Martinas Weikas iš Struktūrinės biologijos instituto Grenoblyje (Prancūzija), darbo bendraautorius.

Ankstesni tyrimai parodė, kad polimerais modifikuoti baltymai gali turėti terapinį panaudojimą. Pavyzdžiui, taikant padengimą polietilenglikoliu (PEG) – procesas vadinamas PEGilacija – galima užmaskuoti baltymą ir padėti jam išvengti imuninės sistemos atmetimo. Bet anksčiau buvo būtinas koks nors tirpiklis, kad baltymas funkcionuotų, tuo tarpu Perrimanas su kolegomis stebėjo normaliai funkcionuojančius baltymus aplinkoje, kurioje tirpiklio visiškai nėra.

„Patys baltymai yra skysti,“ paaiškina Perrimanas.

Komanda ketina ištirti šio baltymo pritaikymą kaip žaizdų dangalą, kai skystas baltymas būtų užtepamas kaip pasta. Tada jis galėtų veikti kaip deguonies pompa, baltymo sluoksnio reakcija su gliukozės membrana trauktų deguonį odos paviršiaus.

Johnas Wardas iš Londono universiteto koledžo, nedalyvavęs šiame tyrime, mano, kad šie darbai galėtų sukurti mažiau žalingų šalutinių produktų sukuriančius cheminės inžinerijos procesus. „Norėdami daugiau žaliosios chemijos pritaikymų, turime glaudžiau suderinti biokatalizę ir cheminę katalizę. [Pademontruotos Weiko ir jo kolegų] ir kitos modifikacijos, kaip PEGilacija, bus naudingos,“ sako jis.

Akivaizdus baltymų be tirpiklių naudojimo perspektyvos klausimas yra ar baltyminė gyvybė gali egzistuoti bevandenėse aplinkose. Tokie baltymų ir polimerų hibridai neatsirastų natūraliai, nes naudojamas polimeras nėra panašus į jokį randamą gamtoje.

Journal of the American Chemical Society, DOI: 10.1021/ja303894g

Douglas Heaven
New Scientist, № 2877