Новости химической науки > Короткие пептиды самоорганизуются в катализатор

Исследователи из США получили катализаторы из цепей олигопептидов, содержащих всего по семь аминокислотных остатков. Как правило, белковые катализаторы – ферменты, представляют собой гораздо более длинные белковые цепи, зачастую содержащие несколько сотен аминокислотных остатков, что дает им возможность свернуться с образованием уникальной трехмерной конформации, обеспечивающей их биохимическую активность.

Результаты нового исследования могут пролить свет на эволюцию современных ферментов, а также открывают возможности для разработки нового класса синтетических катализаторов на основе пептидов.

Изученные олигопептиды самоорганизуются в фибриллы, напоминающие амилоидные агрегаты, те, которые связаны с такими неврологическими заболеваниями, как, например, болезнь Альцгеймера. Результаты нового исследования говорят также и то том, что у этих структур может быть гораздо более сложная биохимия, чем предполагалось на основе исследований, проведенных ранее.

Исследователи из групп Уильяма ДеГрадо (William DeGrado) из Университета Калифорнии (Сан-Франциско) и Ивана Корендовича (Ivan Korendovych) из Университета Сиракуз синтезировали гептапептиды с чередующимися гидрофобными аминокислотными остатками, которые сворачиваются в складчатые структуры, похожие на листы, которые, в свою очередь агрегируют в фибриллы. В присутствии ионов цинка эти фибриллы способны катализировать гидрорлиз модельного эфира – п-нитрофенилацетата.

Цепи агрегируют в фибриллы, которые в присутствии ионов цинка ведут себя как катализатор. (Рисунок из Nature Chem., 2014, DOI: 10.1038/nchem.1894)

Как отмечает Корендович, кажется, что образование фибрилл весьма важно для каталитической активности. Он добавляет, что результаты исследования позволят найти связь между образованием амилоидных агрегатов, которые могут формироваться из относительно коротких цепей, в том числе и in vivo, проявлением каталитических свойств у белков и эволюцией ферментов. Он добавляет, что также теперь обуславливается теоретическая возможность начать скрининг каталитической активности короткоцепочечных пептидов, что позволит найти рецепты новых дешевых и легкодоступных белковых катализаторов.

Коренкович предполагает, что поскольку полученные в результате исследования фибриллярные структуры напоминают амилоидные бляшки, которые образуются при некоторых нейродегенеративных заболеваниях, весьма разумно предположить, что встречающиеся в природе фибриллы отличаются гораздо более сложной химией, чем предполагалось ранее. Он говорит, что стоит исследовать – а не связана ли токсичность амилоидных бляшек с их каталитической активностью.

Луиза Серпелл (Louise Serpell), специалист по амилоидным фибрилльным бляшкам из Университета Суссекса (Великобритания), считает, что результаты нового исследования можно считать потрясающими.

По словам Серпелл, эволюционное объяснение размера ферментов заключается в том, что большие размеры позволяют им легче сформировать активный центр, способный подстраиваться под структуры субстрата и реагента, уже был проделан ряд исследований, направленных на получение минимальных по размеру пептидов, способных содержать в своей структуре каталитический центра, однако результаты всех этих исследований, увы, оканчивались неудачей. Новая работа говорит о том, что можно получить каталитически активную белковую структуру из очень небольших по размеру пептидов.

.

Источник: Nature Chem., 2014, DOI: 10.1038/nchem.1894

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #межмолекулярные взаимодействия, #молекулярная биология, #супрамолекулярная химия