Новости химической науки > Растяжение для обратимой активации ферментов

Исследователи из Франции разработали новый наноматериал, химические процессы в котором можно «включать» и «выключать» за счет растяжения. Разработка может оказаться полезной для разработки биосенсоров, восстановления ткани и контролируемой доставки лекарств.

Пленка загружена ферментом и покрыта барьером (сверху); в нерастянутом состоянии катализатор дезактивирован. При растяжении ферменты становятся доступными, катализатор активируется. Локальное увеличение концентрации продукта реакции ингибирует фермент, возврат системы в нерастянутое состояние маскирует фермент. (Рисунок из Nature Materials, 2009, DOI: DOI: 10.1038/NMAT2504)

В природе клетки могут преобразовывать механические силы в химическую активность за счет процессов механической трансдукции (mechanotransductionive). Ключевыми для этих процессов являются особенные белки, которые получили название «белки со скрытыми центрами» (called cryptic site proteins). Обычно эти белки неактивны, поскольку их распознающие активные центры скрыты, однако при механическом растяжении эти центры становятся доступны, что активирует протекание биохимических процессов.

Филипп Лаваль (Philippe Lavalle) с коллегами из Страсбурга воспроизвел это явление, создав новый тип механочувствительных материалов, построенных на основе ферментов и полиэлектролитных многослойных пленок. Он уверяет, что его работа представляет первый пример синтетических систем, способных к механической трансдукции, причем, от ряда предложенных ранее прототипов, действующих обратимо.

Новый материал состоит из двух слоев. Первый слой играет роль микроконтейнера, он загружен ферментами. Этот слой покрыт вторым, другим по химическому составу слоем, работающим как механико-чувствительный нанобарьер, «маскирующий» ферменты от субстрата и препятствующий протеканию биокаталитической реакции. При растяжении этого барьера активные центры ферментов становятся доступными, в результате чего инициируется каталитическая реакция. Возврат нанобарьера в нерастянутую форму снова маскирует ферменты.

Источник: Nature Materials, 2009, DOI: DOI: 10.1038/NMAT2504

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология, #нанотехнологии, #новые материалы, #химия поверхности, #химия полимеров