211service.com
Sztuczne białko naśladuje krew
Naukowcy z University of Pennsylvania skonstruowali od podstaw białko, które może robić to, co niektóre białka w ludzkim ciele: przenosić i dostarczać tlen. Może to być przydatny krok w rozwoju sztucznej krwi.
Nowe białko: To wytworzone przez człowieka białko może pewnego dnia uratować życie, przenosząc tlen w sztucznej krwi. Zielone wstążki reprezentują cztery spiralne kolumny sztucznego białka. Struktura pozwala na wnikanie tlenu, ale nie wody.
Przez lata naukowcy próbowali tworzyć składniki sztucznej krwi, mając nadzieję, że takie postępy medyczne ominą problemy z krwią dawców – takie jak zanieczyszczenie, ograniczone przechowywanie i niedobór – oraz doprowadzą do łatwiejszej i szybszej transfuzji krwi na polu bitwy oraz w przypadkach urazów.
Obecnie większość substytutów krwi zawiera zmodyfikowane wersje naturalnej hemoglobiny – kluczowego składnika krwi, który dostarcza tlen z płuc do reszty ciała. Jednak badania są kontynuowane, ponieważ niektóre badania sugerują, że istniejące substytuty krwi mogą zwiększać ryzyko zawału serca u ofiar urazów, które je otrzymały.
Zespół Penn skupił się na tworzeniu od podstaw białek, które mogą przenosić tlen i są zasadniczo wodoodporne – co jest ważną cechą. Jeśli woda dostanie się do białka, tworzy formę tlenu, który ucieka i powoduje uszkodzenie komórek.
Myślę, że to znaczące osiągnięcie w projektowaniu białek, mówi Roman Boulatov , adiunkt chemii na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign. Pokazują, że można zaprojektować określoną reaktywność, zaczynając od zera. Daje Ci znacznie większą kontrolę nad tym, co możesz zmienić.
Modyfikowanie istniejących białek nie zawsze skutkuje przewidywalną odpowiedzią i często kończy się niepowodzeniem. Problem w pracy z naturalnymi białkami polega na tym, że są one złożone i kruche, mówi Christopher Moser , biochemik z Penn i współautor nowego badania. Chcielibyśmy dowiedzieć się, jak tworzyć funkcjonalne białka, które są całkowicie niezwiązane z naturalnymi białkami: to pozwoli nam dalej budować więcej funkcji.
Naukowcy z Penn wykorzystali trzy aminokwasy do stworzenia czterohelisowej, kolumnowej struktury białkowej. Umieścili w nim mniejszą strukturę zwaną hemem, dużą płaską cząsteczkę, która jest aktywną częścią hemoglobiny. Heme ma w środku atom żelaza, z którym wiąże się tlen.
Naukowcy uelastycznili również strukturę białka, dzięki czemu może się otwierać, aby przyjąć tlen i ponownie zamykać bez wpuszczania wody. Zrobili to, łącząc ze sobą spiralne kolumny pętlami, aby ograniczyć ich ruchy. To nadało ostatecznej strukturze kształt kandelabrów.
Dowiedzieliśmy się, że możemy wysuszyć wnętrza w bardzo prostych białkach, mówi główny autor P. Leslie Dutton , profesor biochemii w Penn. Wiele aktywności enzymów jest regulowane przez utrzymywanie wody z dala od [wnętrza]. Praca została opublikowana w najnowszym numerze Natura .
Aby wykorzystać sztuczne białko w ludzkim ciele, naukowcy będą musieli upewnić się, że może ono zatrzymywać tlen wystarczająco długo, aby było użyteczne, pracowało w środowisku komórkowym i było nietoksyczne. Białko nie może być również zidentyfikowane przez układ odpornościowy jako zanieczyszczenie, które należy wypłukać przez nerki, dodaje James Collman , profesor chemii na Uniwersytecie Stanforda, który wytwarza syntetyczne hemy wiążące tlen.
Ważne jest posiadanie substratów krwi, ponieważ istnieje tak wiele chorób spowodowanych brakiem przepływu krwi, w tym urazowe krwotoki, udar i zawał serca, mówi Howard Levy, dyrektor ds. naukowych w Sangart , firma tworząca środek dostarczający tlen. To naprawdę chleb powszedni medycyny intensywnej terapii.