В МФТИ показали, что ферритин играет ключевую роль для биотехнологических и фармацевтических приложений
Ферритин — жизненно важный белковый комплекс, отвечающий за окисление и хранение железа. Он играет значимую роль в различных метаболических процессах, например при воспалении, реакции на стресс и развитии онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Ученые МФТИ описали роль ферритина в заболеваниях, клеточную регуляцию железа, его структурные особенности и роль в биотехнологии и показали, что молекулярные механизмы самосборки ферритина можно назвать ключевыми для ряда биотехнологических и фармацевтических приложений.
Результаты исследования опубликованы в International Journal of Biological Macromolecules. В течение последнего десятилетия ферритин не только рассматривается как маркер заболеваний, но и активно применяется в медицине при производстве рекомбинантных вакцин и противораковых лекарств. В 2013 году была разработана первая самособирающаяся вакцина против гриппа на его основе, показавшая высокую эффективность. Краеугольным камнем исследований ферритина являются молекулярные механизмы его самосборки. Глубокое понимание этих механизмов позволит создать ряд инструментов для эффективного производства самособирающихся белковых комплексов с желаемыми свойствами.
Ферритин имеет сферическую форму и обычно состоит из 24 похожих субъединиц, каждая из которых имеет активный центр. Эти субъединицы спонтанно собираются в шар с полостью для хранения железа. Впервые ферритин был выделен из селезенки лошади в 1937 году Виктором Лауфбергером. Исследователи показали, что он состоит из белковой оболочки, называемой «апоферритином», и неорганического минерального ядра, включающего до 4000 атомов железа. Железо является важным микроэлементом, так как его включение необходимо для правильного функционирования глобинов (гемсодержащих белков), в частности, гемоглобина, основного переносчика кислорода у человека.
«Ферритин до сих пор имеет большой потенциал в своем практическом применении. Представьте, 24 субъединицы собираются в виде шара, и этот процесс до конца не изучен, а значит, нас, как ученых, интересуют законы, управляющие этим явлением, и способы на них повлиять, — рассказывает об исследовании Всеволод Сударев, студент магистратуры Физтех-школы ЛФИ, сотрудник Центра молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ. — Сами субъединицы довольно гибкие, неправильной формы и с разных углов выглядят по-разному. Таким образом, наш шарик не совсем симметричный».
Отдельные субъединицы объединяются в пары, а затем уже пары формируют соединения из трех или четырех штук, соответственно, возникают комплексы либо из шести, либо из восьми субъединиц. Для формирования полноценной сферы достаточно объединить четыре гексамера (комплекса из шести субъединиц).
«На первый взгляд, можно объединить и три октамера (комплекса из восьми субъединиц), но в природе не все так просто: октамеры, по-видимому, никогда не собираются в полный шарик. Таким образом, формирование ферритина зависит от окружения, а также от того, в какой среде этот белок растет и какие промежуточные комплексы собираются сначала», — добавляет Всеволод Сударев.
Полая сферическая структура ферритина позволяет использовать его как носитель для белковых вакцин, в частности, против новой коронавирусной инфекции. В месте «склеивания» субъединиц образуется полый канал, состоящий из трех или четырех субъединиц. К каждой субъединице можно прикрепить вирусный белок, и это не помешает образованию шарика ферритина. При этом на месте каналов из ферритина будут торчать полноценные вирусные шипы.
«На вирусные белки вырабатывается иммунитет, а сам ферритин усиливает иммунный ответ, и это более эффективно, чем обыкновенные рекомбинантные вакцины, когда используются просто вирусные белки, не прикрепленные к носителю. Также полый белок можно использовать для доставки лекарств или уничтожения раковой опухоли, — поясняет Алексей Власов, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной клеточной биологии и оптогенетики МФТИ.
— Но в любом из этих способов биотехнологи не могут гарантировать полноценной сборки апоферритина, особенно с большими модификациями его субъединиц. Таким образом, наша ближайшая цель — как можно более подробно изучить процесс самосборки и научиться его контролировать». Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования России.
Telegram 
Дзен 
VK В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
В эпоху искусственного интеллекта и стремительного развития технологий знание языка становится инструментальной компетенцией, а умение работать с учетом культурного контекста — стратегической. В День филолога, кандидат педагогических наук Екатерина Щавелева, заведующая кафедрой иностранных языков и коммуникативных технологий НИТУ МИСИС рассказывает, как гуманитарное образование приобретает новую ответственность и какое будущее у межкультурной коммуникации.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно