Радиоуправляемые ферменты

Активность ферментов можно увеличить радиоизлучением.

Белки-ферменты выполняют в наших клетках всю биохимическую работу, но сами ферменты могут работать только в строго определённых условиях. Поэтому ускорить, «усовершенствовать» ферментативную реакцию бывает очень сложно. Например, мы предполагаем, что если повысить температуру, реакция пойдёт быстрее, однако фермент не разрешает так сделать. Как и у любого белка, у фермента есть определённая пространственная структура, от которой зависит его функция. Трёхмерная структура удерживается физико-химическими связями внутри белковой молекулы, которые могут нарушиться, если температура станет выше оптимальной.

Однако исследователи из Университета ИТМО нашли способ повысить эффективность ферментов, не разрушая их. В статье в ACS Biomaterials Science & Engineering описаны наночастицы с ферментами внутри: белки заключены в жесткий пористый каркас из наночастиц магнетита. Частицы можно нагреть радиоизлучением – нагревшись, они передают часть энергии ферменту, который от этого начинает работать быстрее, в то время как жёсткий каркас ограничивает подвижность разных частей белковой молекулы, не давая ей утратить рабочую форму. В экспериментах с ферментом карбоангидразой, которая в обычных условиях чувствительна к температуре, скорость реакции удалось увеличить в 4 раза, сохранив работоспособность фермента.

Радиоизлучение легко проникает в живые ткани и безвредно для организма. То есть с его помощью можно управлять активностью ферментов в организме и корректировать метаболизм клеток. Авторы работы планируют в ближайшее время опробовать свой подход с наночастицами на других ферментах и попытаться с их помощью повлиять на жизнедеятельность бактерий или клеток – например, заставить их делиться быстрее или медленнее.

По материалам пресс-службы ИТМО.