Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) предложили инновационный метод оценки качества определенных фармацевтических препаратов. Суть его заключается в присоединении к белковым компонентам лекарств специальной молекулы, способной подавать сигналы о любых структурных изменениях. Детали исследования опубликованы в научном журнале Biophysical Chemistry.
В лаборатории биофотоники СФУ изучаются свойства люминесцентных материалов
Природа белков и их важность
Белки представляют собой сложные макромолекулы, построенные из цепочек аминокислот. Их биологическая активность и функции в организме напрямую зависят от пространственной структуры, или «укладки», а также от таких физических характеристик, как электрический заряд поверхности. Исследователи СФУ подчеркивают, что эти параметры критичны для взаимодействия белков в клетках.
Нарушение естественной пространственной конфигурации белка приводит к потере его функциональности. Как пояснила Евгения Слюсарева, профессор СФУ по кафедре фотоники и лазерных технологий, применение медикаментов с деформированными белковыми молекулами может быть опасным, подобно попытке открыть замок искривленным ключом.
Как работает молекула-шпион?
Для решения этой проблемы сотрудники университета создали систему, способную идентифицировать «дефектные» белки как в лекарственных препаратах, так и в косметической продукции. Метод основан на использовании «шпионской метки», которая, будучи присоединенной к белку, меняет характер своего свечения в зависимости от его структурного состояния.
Евгения Слюсарева детализировала: «Наш метод позволяет прочно закреплять эту метку на различных типах белков, включая транспортные, антибактериальные, а также отвечающие за биолюминесценцию. Изменение свечения метки служит индикатором деградации биологически активной молекулы, предупреждая о потенциальном вреде от использования такого препарата, который не просто не сработает, но и может навредить».
Было особо отмечено, что проверка пригодности медикамента осуществляется вне организма, в лабораторных условиях. Молекула-шпион, флуоресцеин, образует с белком прочную ковалентную связь. Оценка функциональности белка производится по комплексу люминесцентных характеристик, включая интенсивность и спектр излучаемого света.
Профессор Слюсарева пояснила, сравнивая процесс с пришиванием пуговицы: «Флуоресцеин не просто адсорбируется на поверхности белка; он образует с ним надежное соединение. Эта технология позволяет `прикреплять` метки к белкам различных размеров, не нарушая их естественную структуру, что делает ее универсальной и безопасной для широкого спектра биологических образцов».
Дальнейшие перспективы
Данный проект реализован при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. В перспективе, исследователи намерены адаптировать данную методику для мониторинга других биологически значимых молекул и крупных клеточных структур, в том числе раковых клеток.
Дмитрий Верхов