• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.12.2022
ФизТех
488

В МФТИ показали, что ферритин играет ключевую роль для биотехнологических и фармацевтических приложений

4.6

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.

Возможные применения ферритина. Структурные исследования: ферритин — хороший модельный объект для SAS и электронной микроскопии. Биофизические применения: ферритин используется в синтезе наночастиц из различных металлов и материалов для магнитно-резонансной томографии, электронной криотомографии и других целей. Биомедицинские применения: ферритин используется в качестве носителя лекарств, контрастного вещества как in vitro, так и in vivo, а также для производства вакцин / ©International Journal of Biological Macromolecules

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.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
8 часов назад
Мария Азарова

Авторы нового исследования провели эксперимент почти с 70 собаками разных пород, чтобы узнать, как они реагируют на вой одного волка и целой стаи.

3 часа назад
Алиса Гаджиева

В Северной Ирландии нашли неолитическое поселение возрастом не менее 5800 лет. Пока не ясно, почему люди обосновались именно там, но известно, что спустя тысячелетия за эти земли воевали могущественные королевства.

Вчера, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

1 февраля
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: