Зеленый флуоресцентный белок как потенциальный каркас для сборки белков

Ученые из Южной Кореи разработали инструмент на основе белкового каркаса, который открывает путь для сборки разнообразных белков с заданной структурой и функцией.

Крупные белковые комплексы имеют множество потенциальных применений, например, в разработке лекарств и вакцин или в производстве химикатов, топлива или сельскохозяйственных добавок. Однако сложность белковых структур делает их сборку на базовом уровне чрезвычайно трудной задачей.

Ученые из Корейского института передовых технологий (KAIST) представили новый подход. Они разработали набор сборок зеленого флуоресцентного белка (GFP) с относительно простой, четко определенной структурой, которые могут служить мощными каркасами для сборки других белков.

GFP — это флуоресцентный белок, состоящий из 238 аминокислотных остатков. Он обычно встречается у некоторых светящихся морских животных, например, медуз. Благодаря своим флуоресцентным свойствам он широко используется в исследованиях.

Команда создала каркас, используя способность двух разных единиц GFP со специфическими цепочками аминокислот спонтанно связываться в бактериальной клетке. GFP-мономер был спроектирован так, чтобы иметь две такие связывающие единицы. Затем этот мономер самоорганизуется с другими GFP-мономерами, образуя полимеры. Исследователи обнаружили, что каждый полимер был организован в полигональную форму, напоминающую ветряную мельницу с 2–10 «лопастями», где каждая лопасть представляет собой GFP-мономер. Например, полимер с четырьмя лопастями состоит из четырех мономеров, связанных вместе в тетрамер. Ученые смогли разделить полимеры по размеру. Затем белки были генетически присоединены к свободным концам каждой «лопасти» GFP-мономера.

Команда также показала, что можно заблокировать одну связь в полимерной «мельнице», чтобы создать линейные цепочки из единиц GFP длиной до 15 звеньев. Исследователи смогли присоединить белки к этой новой открытой структуре GFP, продемонстрировав возможность сборки белков с различной пространственной организацией.

Наконец, команда успешно присоединила антитела к своим полигональным и линейным каркасам. В будущем это может облегчить доставку антител в клетки.

Это первый случай, когда исследователям удалось сформировать дискретные полигональные каркасные структуры из функциональных белков, позволяющие осуществлять точную пространственную сборку других белков на них.

Использование этих дискретных белковых нанокаркасов, по словам ученых, будет очень полезно для будущего понимания и контроля биологических процессов, таких как проникновение вируса, межклеточная коммуникация и иммунные реакции.