Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

Белки в гидрогеле

Из модифицированной ДНК создали гидрогель для хранения белков

Александр Дубов, N+1

С помощью химической модификации сахаридов в молекуле ДНК коллектив американских химиков получил гидрогели, которые позволяют хранить в себе белки без потери их функциональных свойств. Результаты исследования опубликованы в Angewandte Chemie.

TSRI1.png

Схематическая структура гидрогеля из модифицированных молекул ДНК с инкапсулированными молекулами белка. Рисунок из пресс-релиза TSRI Chemists Use Modified DNA Nucleotides to Create New Materials

Химическая модификация молекул ДНК позволяет изменять их физико-химические свойства, управлять с помощью этого их первичной структурой и контролировать таким образом процессы транскрипции и репликации. Основной проблемой модифицированных ДНК является то, что при репликации (синтезе одной копии молекулы) и амплификации (создании большого количества копий отдельных сегментов молекулы) образуются молекулы ДНК с обычной структурой, а не модифицированной. Частично решить такую проблему удалось при модификации структуры азотистых оснований. Тем не менее, поскольку химическая модификация происходит на уровне отдельных нуклеотидов, то и в этом случае репликация модифицированных молекул часто оказывается затруднена.

В своей новой работе американские химики предложили химически модифицировать не азотистые основания, которые отвечают за создание комплементарной связи между двумя цепочками ДНК, а дезоксирибозу – сахарид, который и образует полимерную цепочку. Из пяти атомов углерода, входящих в состав дезоксирибозы, четыре атома заняты: первый связывает азотистое основание, а третий, четвертый и пятый – участвуют в образовании связи с соседними нуклеотидами. Поэтому для того, чтобы не сильно изменялись базовые свойства ДНК, дополнительную химическую группу ученые присоединяли ко второму атому углерода.

До этого ученым уже удавалось получать модифицированные таким образом молекулы ДНК с фторидными и метокси-группами. В данной работе ученые попробовали модифицировать сахарид, добавив туда азидную, хлоридную, гидроксильную или аминогруппу.

TSRI2.png
Рисунки из статьи в Angewandte Chemie

Оказалось, что с помощью полимеразной цепной реакции, которая осуществляется особым типом ДНК-полимеразы, из каждого из таких модифицированных нуклеозидов можно синтезировать олигомеры ДНК. Все из синтезированных участков ДНК оказались чувствительны к репликации и амплификации.

Кроме того, ученые смогли использовать нуклеотиды, модифицированные азидогруппой, для получения многосвязных структур. Из нуклеотидов такого состава можно получать два типа элементов с прямой и обратной последовательностями. По механизмам клик-химии эти элементы можно объединять в многосвязные трехмерные полимерные сетки, обладающие свойствами гидрогеля – они могут растягиваться и сжиматься при изменении условий среды.

TSRI3.png
Схема получения микрогеля ДНК из олигонуклеотидов

Характерно, что такой гидрогель может обратимо образовываться и растворяться в физиологических условиях. Поскольку ДНК можно эффективно связывать с белками, то ученые предложили использовать такую структуру для капсулирования белков без потери их функциональности.

В своей работе эффективность такого подхода ученые проверили, инкапсулировав в ДНК-гидрогель молекулу пероксидазы хрена, биохимическая активность которого после высвобождения из гидрогеля сохранилась. По утверждениям ученых, предложенный гидрогели на основе ДНК можно будет использовать для хранения и работы с большим количеством различных белков.

Клик-химия – совокупность подходов к синтезу сложных химических веществ с помощью скрепления между собой отдельных маленьких элементов. Подобные подходы используются не только для реакций с молекулами ДНК, но и для других полимерных веществ. Например, благодаря такому методу ученым удалось синтезировать сложные супрамолекулярные структуры. Подобный механизм позволяет получать органические кристаллы для солнечных батарей.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

биомолекулы Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Инфаркт переключили на реверс

Исследователи выключили один из генов пути Hippo, участвующего в подавлении пролиферации и регенерации кардиомиоцитов и образовании рубцов.

читать

Ричард Хендерсон: Нобелевская премия по химии

Лауреат Нобелевской премии по химии 2017 года рассказал об электронной криомикроскопии.

читать

Нобелевская премия по химии

Ее получат Ж.Дюбоше, Й.Франк и Р.Хендерсон – «за развитие криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе».

читать

Отмена сигнала «не ешь меня»

«Умные» белковые молекулы заставляют макрофагов не обращать внимания на сигналы механизма самозащиты раковых клеток.

читать

Лекарства из компьютера

Разработан высокопроизводительный подход для поиска терапевтических мини-белков против клинически значимых мишеней.

читать