Китовий білок ставить дослідників на шлях розробки синтетичної крові

58 Views Comment Off

Білок, званий міоглобін, дозволяє морським ссавцям залишатися зануреними на великих глибинах на строк до двох годин і має ультрастабільну структуру, що в один прекрасний день дозволить виробляти замінник крові з використанням бактерій.

Команда на чолі з біохіміком Університету Райс Джоном Олсоном розробляє синтетичну кров для того, щоб вирішити головну проблему в невідкладній медицині: хронічний дефіцит цільної крові. В даний час аварійні служби покладаються на донорську кров для переливання.

Якщо вона не доступна, альтернативою є сироватки і сольові розчини. Проблема в тому, що кров має дуже короткий термін придатності, сироватка крові – теж ненабагато більший, а сольові розчини гарні для того, щоб підтримувати роботу серця деякий час.

Метою команди з Райса є використання генетично-інженерних бактерій, щоб виробляти молекули на основі міоглобіну, який схожий, але простіший за структурою, на гемоглобін, білок, виявлений в червоних кров’яних тільцях, який дозволяє крові переносити кисень і робить тільця і кров червоними. Фішка в тому, щоб знайти правильний міоглобін.

Гемоглобін працює шляхом зв’язування з киснем способом, який є і хімічним, і фізичним. Тобто, частина молекули глобін має гем-групу, яка може змінювати свою форму, так що він може розвертатися, щоб зловити молекули кисню і запечатати їх у водонепроникній кишені.

На жаль, цей білок настільки складний, що його надзвичайно важко синтезувати поза тілом. Міоглобін знаходиться в м’язових тканинах більшості видів морських ссавців, а також людини. Його функція аналогічна гемоглобіну, за винятком того, що в м’язовій тканині він виступає в якості зберігача кисню для швидкого доступу.

У морських ссавців він знаходиться в значно більших кількостях, і дає китовому м’ясу його багатий, щільний колір. Китовий міоглобін в 60 разів більш стабільний, ніж міоглобін людини, і не розгортається з легкістю. Це дозволяє китам та іншим морським ссавцем зберігати його у великих кількостях в м’язах, і показує, що міоглобін може бути виготовлений у великих масштабах з використанням бактерії.

«Кити й інші глибоко плаваючі морські ссавці можуть мати в 10-20 разів більше міоглобіну в своїх клітинах, ніж люди, що дозволяє їм «качати» кисень безпосередньо в їх скелетні м’язи і залишатися активними, навіть коли вони затримують дихання», – говорить Олсон. М’ясо кита таке темне, тому що воно заповнене міоглобіном, який здатний утримувати кисень. Але коли міоглобін тільки зроблений, він ще не містить гем. Ми виявили, що стійкість гема міоглобіну є ключовим фактором, який дозволяє клітинам виробляти велику кількість міоглобіну.

Використовуючи новий метод, який дозволяє їм вивчати міоглобін поза живою клітиною, команда розглянула гем міоглобіну, званим апопротеїн або апоміоглобін. За словами члена команди Преміли Самуїл, структури різних міоглобінів дуже схожі, але відмінності в їх амінокислотних послідовностях впливають на їх стабільність. Це стає більш очевидним в гемо- або апо-версії, де хімічні речовини, які змушують їх розвертатися, можуть бути використані для оцінки їх стабільності.

Що стосується практичної сторони, команда виявила, що китовий міоглобін може бути вироблений в 10-20 разів більших кількостях в порівнянні з людьми або свинями при тих же зусиллях.

Вчені кажуть, що методи, розроблені ними, дозволять швидше перевірити великі бібліотеки варіантів гемоглобіну, що є важливим кроком до виявлення більш стабільного рекомбінантного гемоглобіну, який може в один прекрасний день бути використаний як замінник крові.

... ... .
404