Forskare från ITMO University i Sankt Petersburg och Hebrew University i Jerusalem har hittat ett sätt att återställa en proteinstruktur efter dess kemiska denaturering. Metoden bygger på elektrostatisk interaktion mellan vikta, eller denaturerad, proteiner och aluminiumoxid, som packar upp dem. Författarna lyfter fram mångsidigheten i metoden, som fungerar för både specifika molekyler och multiproteinsystem — ingen tidigare teknik har kunnat återvinna blandningar av enzymer tidigare. Detta kan förenkla och billigare produktionen av läkemedelsproteiner för Alzheimers och Parkinsons behandling. Studien dök upp i Vetenskapliga rapporter .

Proteiner, särskilt acceleratorer av kemiska reaktioner, är grunden för läkemedels- och livsmedelsindustrin. Under tiden, 80 procent av dessa ämnen går förlorade under syntesen. Påverkad av ogynnsamma faktorer som starka syror, alkalier eller uppvärmning, proteiner denaturerar, förlorar sin ursprungliga form och någon kemisk aktivitet. Således, industrin söker en universell metod för att återställa proteinstruktur, vilket skulle kunna göra produktionen billigare och mer effektiv. Att tillverka enzymbaserade läkemedel och livsmedel i industriell skala, det är särskilt viktigt att hitta ett sätt att återvinna blandningar av proteiner, eftersom renaturering av varje särskild typ av enzym separat är kostsamt och ineffektivt.

Ryska kemister i samarbete med utländska kollegor har föreslagit en lösning på denna fråga med en process som ger ett andra liv åt proteiner, återför sina molekyler till den ursprungliga formen efter denaturering.

I den nya forskningen, kemisterna vecklade ut molekyler av tre enzymer:kolsyraanhydras, fosfatas och peroxidas. Denaturerad av en stark alkalisk, proteinerna blandades med nanopartiklar av aluminiumoxid i vatten. På grund av elektrostatisk interaktion, enzymerna attraherade nanopartiklarna och engagerade dem i att bilda ett supramolekylärt komplex med fysikaliska snarare än kemiska bindningar.

Detta skal av nanopartiklar skyddade proteinmolekyler från aggregation, gör det möjligt för forskarna att enkelt extrahera dem från de aggressiva medierna. Tvättad från denaturerande ämnen, enzymerna återställde sin struktur av sig själva. "Konstant exponering av denaturerande ämnen och tendensen att krulla makromolekyler till aggregering är stora hinder för att återvinna proteiner. När man tar bort dessa faktorer, vi kunde återskapa våra föremål, säger Katerina Volodina, en andraårs doktorand vid ITMO University.

Ändra pH, forskarna separerade nanopartiklar från proteiner, vilket visar att ämnena som ingår i experimentet kan användas upprepade gånger.

Författarna tillämpade sin metod på en blandning av två enzymer:kolsyraanhydras och fosfatas (CAB och AcP). För dessa proteiner, andelen renaturerade molekyler var mer än hälften, ett resultat utan motstycke. "Renaturering av multiproteinblandningar har aldrig gjorts tidigare. Men mina kollegor och jag tror att ytterligare forskning inom detta område ligger i läkemedelsföretagens stora intresse just nu. Teoretiskt sett, vår metod kan förenkla och billiga tillverkningen av läkemedel mot Alzheimers eller Parkinsons terapi. Många av dessa läkemedel är gjorda av proteiner, " konstaterar Katerina Volodina.

Förutom dess mångsidighet och höga prestanda, Tekniken som föreslagits av ITMO-universitetets kemister är också snabb och låg kostnad. Forskarna kommer att förfina tillvägagångssättet främst för renaturering av proteiner i komplexa blandningar.