Частицы кварца инициируют жизнь в белке

 


Маленькие бесформенные частицы в водном растворе организуют хорошо упорядоченную функциональную структуру после вступления в контакт с наночастицами кварца. Передовая работа исследователей Linkoping University, Швеция создает новые возможности для медицины и биохимии, и частично заполняет белое пятно теориях о происхождении жизни.

Принято считать, что неорганические вещества, такие как кварц, нежелательны в биологических системах, т.к. они нарушают форму и функции белков.

«Мы подумали иначе и постарались создать белки, которые начинают выполнять свои функции только после внедрения неорганических веществ», – сообщил Бенгт-Харальд Джонссон (Bengt-Harald Jonsson), профессор молекулярной биотехнологии. Он руководит группой ученых, которая представила свои открытия в Angewandte Chemie.

Исследователи сконструировали пептид (короткий протеин) со специфичным распределением положительного заряда. Пептид растворили в водном растворе, в котором уже находились сферические наночастицы кварца (около 9 нм в диаметре). Когда пептид находился в растворе в свободном состоянии, он не имел как характерной структуры, но, присоединив отрицательно заряженный шарик кварца, белок приобрел форму спирали. В результате была получена система из кварцевой частицы и функционального белка.

После того как ученые добавили аминокислоты в пептидную цепочку, система приобрела свойства катализатора и функции схожие с функциями энзимов в живых клетках.


Для разработанного метода существует несколько применений:

– опознавание органических молекул

– катализ химических реакций с высокой точностью контроля

– целенаправленный поиск частиц в медицинских целях


По мимо практического применения, удачный эксперимент ученых Linkoping University может пролить свет на извечный вопрос о возникновении жизни. Частицы глины, содержащие частицы кварца, в «первичном бульоне» могли притянуть неструктурированные пептиды с присоединенными аминокислотами и тем самым создать первые функциональные белки.

«Мы знаем, что РНК (которая играет решающую роль в переносе информации в клетках) может связываться с частицами глины, имеющих отрицательный поверхностный заряд. Вероятность того, что пептидные цепочки с аминокислотами сформировали четкие структуры с глиной на ранних стадиях развития очень велика, т.к. пептиды значительно более разнообразны по сравнению с РНК» – полагает Джонссон.

Martin Lundqvist, Patrik Nygren, Bengt-Harald Jonsson, Klas Broo, “Induction of structure and function in a designed peptide upon adsorption on a silica nanoparticle”, Angewandte Chemie international edition, 2006, v. 45, No 48, pp. 8169–8173.

Источник информации: Федеральный ИАЦ "Нанотехнологии и наноматериалы"