Разработан новый тип молекулярных машин на основе естественных белков шаперонинов

Группа американских исследователей под руководством доктора Вай Ли (Y Li) из Института SETI (SETI Institute) создала новое мощное средство для нанотехнологий на основе широко распространённых в природе белков шаперонинов, сообщает Нанометр.  Оригинальная статья авторов работы опубликована в Nanotechnology.

Шаперонины, одни из т.н. белков теплового шока, представляют собой большие белковые комплексы, у которых имеется внутренняя полость. В клетке шаперонины выполняют очень важную функцию: обеспечивают правильное сворачивание других белков.

Однако специалисты в области нанотехнологии нашли и другое применение для этих молекул.  Дело в том, что в полость шаперонина может быть помещен не только белок, но и, например, наночастица золота или квантовая точка.

У шаперонинов обнаружилась и другая интересная особенность: в определенных условиях они способными формировать ленты и двумерные массивы с высокой степенью упорядоченности. Такие «двумерные кристаллы» можно использовать как матрицы для создания упорядоченного массива квантовых точек.

Исследователи использовали шаперонин одного из самых экстремальных жителей нашей планеты – архебактерии  рода Sulfolobus, которая живет при температуре выше 80 °С и pH ниже 3,0. Эти шаперонины состоят из 18 субъединиц и называются розеттасомами (rosettasome).

Для начала исследователи изучили строение розеттасомы: этот белковый комплекс состоит из двух колец, каждое из которых образовано 9 белковыми субъединицами (впрочем, такое строение характерно для всех шаперонинов, только число субъединиц варьирует). Каждая субъединица, в свою очередь, имеет три домена: экваториальный, маленький промежуточный и апикальный. Ученые предположили, что экваториальный домен отвечает за взаимодействие субъединиц, тогда как апикальный – за размер центральной полости. Диаметр полости природной розеттасомы  составляет 3 нм.

Были смоделированы мутантные субъединицы, лишенные части или целого апикального домена, и предсказана форма розеттасом, составленных из таких измененных субъединиц. Чтобы не быть голословными, после моделирования ученые синтезировали эти белки и изучили их параметры. К радости исследователей, мутантные белки не только собирались в двойные кольца, как было предсказано, но и формировали ленты и двумерные массивы.

Итак, благодаря этим исследованиям теперь есть возможность выбрать шаперонин с диаметром полости заданного размера: 3, 9, 10 или 11 нм.

Образование в области нанотехнологий и информатики можно получить

•  в Московском физико-техническом государственном университете