Медицина 2.0

Ферменты – это уникальные биологические белковые катализаторы, тонко регулирующие скорость протекания превращений в живой клетке. Практически никакая реакция в живом организме не происходит без участия ферментов, и очень часто один фермент контролирует лишь одну реакцию или даже отдельную ее стадию. Неудивительно, что ферменты вызывают живой интерес исследователей.



Чтобы изучать поведение одной молекулы фермента, ее необходимо закрепить на какой-либо поверхности. Однако этот подход не всегда возможен, поскольку любые изменения в пространственной организации фермента могут привести к нарушению его функций.



Исследователи из Голландии предложили совсем иной прием. Они решили, что для изучения поведения отдельных молекул фермента можно создать для каждой из них индивидуальный маленький реактор, проницаемый для субстратов, кофакторов и продуктов энзиматической реакции.



В качестве нанореактора ученые решили использовать внутреннюю полость вирусного капсида. Для этих целей идеально подошел вирус крапчатости фасоли (cowpea chlorotic mottle virus, CCMV): это сферический РНК-содержащий вирус с внешним диаметром 28 нм и внутренним 18 нм. При повышении pH вирусный капсид диссоциирует на димеры капсидных белков; при этом вирусная РНК тоже переходит в раствор и может быть удалена. Теперь, понижая pH, можно добиться реассоциации субъединиц оболочки вируса. Если в растворе находились молекулы фермента, при реассоциации вирусных белков они окажутся заключенными внутри вирусного капсида.



В качестве фермента исследователи взяли пероксидазу хрена (horseradish peroxidase, HRP). За активностью этого фермента можно следить при помощи флуоресцентного микроскопа, если в качестве субстрата использовать дигидрородамин 6G: пероксидаза превращает его в ярко флуоресцирующий родамин 6G.



Авторы показали, что можно подобрать такие условия, чтобы в один капсид попадало не более одной молекулы фермента. Затем они продемонстрировали, что пероксидаза внутри вирусного капсида остается активной, и измерили основные параметры фермента. Кроме того, у капсида CCMV есть интересная особенность: в зависимости от pH изменяется его проницаемость для субстатов и продуктов энзиматической реакции, что дает дополнительные возможности для изучения свойств фермента.



Работа опубликована в Nature Nanotechnology (doi:10.1038/nnano.2007.299).

Иллюстрация к статье: Яндекс.Картинки