Новый полимер позволяет изучать сворачивание и функции белков

Биофизики и химики из Мичиганского университета создали новый полимер, имитирующий клеточную мембрану. Это позволяет белкам, находящимся в клеточных мембранах, сворачиваться и функционировать естественным образом в синтетическом материале.

Это дает исследователям возможность изучать поведение белков в клетках, пораженных болезнью Альцгеймера и раком. Полимер также может быть полезен для систем доставки лекарств: он не вреден для живых тканей и может образовывать крупные нанодиски диаметром от примерно 8 до 60 нанометров.

«Такой нанодиск, как было показано другими, является лучшей имитацией клеточных мембран, но основная проблема с предыдущими нанодисками заключалась в том, что они были слишком малы — всего до 20 нанометров в диаметре», — сказал ведущий автор Айялусами Рамамурти. «Нам удалось раскрыть диск, чтобы сформировать больший, похожий на суши диск диаметром до 60 нанометров — это впечатляющее достижение».

Белки, находящиеся в клеточной мембране, трудно изучать биофизическими и биохимическими методами: они находятся в липидном бислое, который сложно имитировать. Лаборатория Рамамурти разработала и синтезировала новый полимер, который образует липидные нанодиски, обеспечивая подходящую среду для естественного сворачивания и структурирования этих белков.

Синтетический полимер разрушает крупные многослойные липидные структуры, подобные луковице, образуя небольшие фрагменты липидного бислоя — «нанодиски». Эти нанодиски имеют форму суши, где полимер оборачивается вокруг участка липидного бислоя. Чтобы изучить конкретный мембранный белок, исследователи могут реконструировать его в полимерный нанодиск и исследовать структуру белка, белок-белковые взаимодействия, взаимодействия лекарство-белок и другие процессы.

Затем для визуализации белка на атомном уровне внутри нанодиска используется метод ядерного магнитного резонанса (NMR). Эти методы разрабатываются в лаборатории Рамамурти для изучения структур фермента цитохрома P450, ответственного за метаболизм многих лекарств, а также для мониторинга агрегации амилоидных белков, связанных с болезнью Альцгеймера и диабетом 2 типа.

Вновь открытый полимер и его способность образовывать липидный нанодиск окажут значительное влияние на определение структуры с атомным разрешением и функциональный анализ различных белков клеточной мембраны.

Исследование опубликовано в Wiley-VCH, а группа Рамамурти подала заявку на патент США на полимер.