Искусственный белок и спиральная молекула-фолдамер образуют прочную и точно заданную пару: из неё уже создавались кольцевые структуры и бесконечные молекулярные цепочки
21 августа 2026, 22:11Наука и космосDarth Sahara0
Ученые из Университета Людвига и Максимилиана в Мюнхене (LMU) в сотрудничестве с коллегами из Берлина, Бордо и Нанта разработали пару, состоящую из искусственного белка и синтетической молекулы, которая может быть использована в качестве точно заданного строительного элемента для более крупных молекулярных конструкций. В отличие от многих предыдущих белково-синтетических комбинаций, два элемента соединяются по большой и четко определенной поверхности, что позволяет контролировать их относительное положение. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Chemistry.
В качестве синтетического элемента команда применяла фолдамер — искусственную молекулу, которая, подобно белку, самопроизвольно сворачивается в стабильную трехмерную форму. В данном случае она принимает спиральную конфигурацию.
Одной из основных проблем при создании гибридных материалов из белков и синтетических молекул является то, что небольшие молекулы обычно связываются с отдельными участками белка, не определяя точное положение всей структуры. Гибкие соединительные элементы позволяют соединять компоненты, но при этом они могут двигаться свободно, что снижает точность сборки.
Чтобы получить более подходящую пару, исследователи начали с искусственного белка, а не с небольшой молекулы. Они применили рибосомный дисплей — биохимический метод для селекции нужных белков из обширной библиотеки вариантов. После четырех раундов отбора из сотен миллиардов возможных вариантов был выбран вариант C10 белкового каркаса Nanofitin. Этот искусственный белок имеет массу около 7 кДа (килодальтон — единица молекулярной массы белков).
C10 избирательно связывается с правозакрученной P-спиралью фолдамера с высокой прочностью, тогда как с левозакрученной M-спиралью связывания не наблюдалось. Площадь контакта между двумя компонентами превышает 700 квадратных ангстрем, а сама поверхность контакта имеет определенную геометрию. Структуру комплекса исследовали с помощью ядерного магнитного резонанса, рентгеновской кристаллографии и других методов, а более крупные комплексы изучали с помощью масс-спектрометрии.
Получившуюся пару затем использовали как «молекулярный конструктор». Фолдамер можно было настроить так, чтобы он одновременно связывал два белка и удерживал их на заданном расстоянии друг от друга. В обратной конфигурации димер белков (комплекс из двух белковых молекул) связывал два фолдамера. В кристаллах такие блоки самостоятельно формировали кольцевые структуры и бесконечные зигзагообразные сети. Изменяя длину фолдамера, можно контролировать расстояние и пространственную ориентацию связанных белков.
Компьютерный анализ кристаллической решётки показал, что получившаяся структура обладает высокой пористостью. Наибольшие полости теоретически могут вместить сферические объекты диаметром около 5 нм, такие как наночастицы или крупные молекулы. При этом химический состав и длину фолдамера можно регулировать, что позволяет варьировать геометрию будущих конструкций и добавлять в них дополнительные функциональные группы.
Авторы рассматривают такую систему как основу для разработки пористых трехмерных материалов из искусственных молекулярных блоков. Тот же принцип потенциально можно применить и к природным белкам: если добавить к ним участки, распознающие фолдамеры, синтетические молекулы смогут соединять белки между собой или удерживать их на заданном расстоянии. Это создает возможность управления пространственной организацией белковых комплексов без использования других белков в качестве соединительных элементов.
Источники:Nature ChemistryНаука и космос0НаноматериалыМолекулярный дизайнМолекулярные структуры21 авг 22:11
Источник