Новости химической науки > Тефлон дал идею разработки новых долговечных белков

В 1938 году Рой Планкетт (Roy J. Plunkett) случайно обнаружил, что закачанный в баллоны под давлением газообразный тетрафторэтилен спонтанно полимеризуется в белый парафиноподобный порошок.

Впоследствии было обнаружено, что благодаря наличию прочных химических связей C–F перфторполиэтилен (тефлон) по своей химической стойкости превышает все известные синтетические материалы и благородные металлы, что и обусловило повсеместное применение покрытий из тефлона.

В наши дни Джин Монклер (Jin Montclare) из Университета Нью-Йорка решил скомбинировать химию перфторполиэтилена и биохимию – его исследование посвящено фторированным белкам – уникальному классу белков, находящих применение в различных областях от медицинских препаратов до промышленных детергентов.

Фторированные аминокислоты (п-фторфенилаланин) помогают стабилизировать тефлоноподобные белки от термической денатурации, позволяя им работать в джестких условиях, в том числе и при повышенных температурах. (Рисунок из ChemBioChem, 2011, DOI: 10.1002/cbic.201100221)

Монклер и Питер Бейке (Peter Baker) создали полимеры, которые гораздо более стабильны и устойчивы к денатурации по сравнению с их природными аналогами. Такая стабильность позволяет «новым» белкам сохранять свою третичную структуру, и, следовательно, свои биологические свойства при таких температурах, для которых уже происходит необратимая термическая денатурация природных белков и, соответственно, утрата ими биологических свойств.

Монклер поясняет, что одна из главных сложностей работы с белками заключается в том, что эти биополимеры созданы природой для выполнения строго определенных задач в строго определенных условиях, при изменении условий конфигурация белка и его свойства могут принципиально измениться. По словам Монклера, устойчивый белок, третичная структура которого оставалась бы устойчивой к значительным изменениям условий, должны оказаться интересными как для ученых, так и для представителей промышленности.

С помощью генетической инженерии исследователи смогли создать штамм бактерий, способных к усвоению и использованию в постройке белка фторированных аналогов природных протеиногенных аминокислот. В живой природе фторированные аминокислоты, и соответственно фторсодержащие белки отсутствуют, однако результаты работы Монклера и Бейке демонстрируют, что биотехнологическое получение фторированных белков возможно. Исследователям удалось получить фторированный белок, который не денатурировал и не терял активности до температуры 60°C (необратимая термическая денатурация большинства природных белков наблюдается уже при 45°C).

Следующий этап своей работы Монклер и Бейкер видят в экспериментальной наработке как можно большего количества фторированных белков или даже перфторированных белков. Исследователи надеются, что эффект фторирования/перфторирования удастся реализовать для многих белков, в первую очередь – для тех, которые применяются в медицине. Стратегическая цель исследователей – увеличить применяющихся на практике стабильность белков, понизив тем самым требования к условиям их хранение.

Источник: ChemBioChem, 2011, DOI: 10.1002/cbic.201100221

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология, #химия поверхности, #химия полимеров, #элементоорганическая химия