Заводной энзим активируется наноотмычкой

Ученые из университета Калифорнии (UCLA) смогли заставить работать внутриклеточный энзим — протеиновую киназу А (PKA — комплекс). Ничего удивительного в результате этой работы, о которой сообщил Nanotechweb, нет, однако главное достижение ученых состоит в том, каким именно методом они активировали белковую машину. Для этого они использовали белок-ключ, позволяющий механически привести в действие энзим, являющийся, по сути дела, сложной молекулярной машиной.

«Впервые нам удалось управлять молекулярной механикой белков. Это большой шаг к управлению клеточными механизмами вообще, — говорит Джованни Зоччи, профессор из UCLA. — Если нам удастся заставить работать энзимы тогда, когда нам нужно, — то мы приблизимся еще на один шаг к умной медицине, позволяющей избирательно лечить только отдельные заболевшие клетки».

Как утверждает Зоччи, протеиновая механика может дать в руки ученых и медиков мощный инструмент для управления клетками. Причем клетками со строго определенными «генетическими маркерами».

Суть эксперимента, проделанного учеными, состоит в следующем: протеиновый комплекс PKA, отвечающий за метаболические пути клетки и ее сигнальные функции, «запускается», обычно, с помощью циклической молекулы-мессенджера AMP, однако Зоччи и его команде удалось включить энзим с помощью нанопружины, состоящей из цепи ДНК.

Хотя молекулярная биология развивается уже 50 лет, до сих пор не было предпринято ни одной попытки «взломать» протеины, подобрав другую сигнальную механику для их запуска. Обычно ученые использовали «родные» ключи для изучения свойств протеиновых машин. Но, как показал Зоччи и его коллеги, даже для биологического замка можно подобрать отмычку.

Представление биологических машин наномеханизмами не ново — эта тенденция началась с середины прошлого десятилетия. Но использовать на практике механические свойства белков стало возможным только сейчас.

Нанопружина, сформированная цепью ДНК, заходит в специфическую область энзима, освобождая каталитическую субъединицу, которая и «включает» работу белка. Для того чтобы механика сработала как надо, необходимо приложить силу непосредственно к активной области энзима, а это, в свою очередь, было известно ученым за несколько лет до того, как энзим удалось «открыть».

Как считают ученые, механический принцип активации энзимов может быть в той или иной форме применен к любым молекулярным машинам, действующим внутри клеток.

#gallery#

Как предполагает Зоччи, благодаря «механическому» подходу можно будет отдать приказ на уничтожение клетки с определенной генетической подписью. Белки-энзимы выполнят его, даже если природные механизмы «откажутся» это делать. Это, в первую очередь, будет незаменимо для лечения онкологических заболеваний и болезней, связанных с генетическими отклонениями.