Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) разработали инновационный метод контроля качества ряда фармацевтических препаратов и косметических средств. Суть метода заключается в присоединении к белковым молекулам особого флуоресцентного маркера, который способен сигнализировать о структурных изменениях белков. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Biophysical Chemistry.
Важность сохранения белковой структуры
Как пояснили исследователи СФУ, белки представляют собой макромолекулы, состоящие из цепочек аминокислот. Их биологическая активность и функциональность напрямую зависят от пространственной конфигурации и физических характеристик поверхности, таких как электрический заряд. Нарушение нативной пространственной структуры белка приводит к потере его биологических функций. Применение лекарственных препаратов, содержащих такие поврежденные белки, может быть неэффективным или даже опасным для организма. Профессор Евгения Слюсарева из базовой кафедры фотоники и лазерных технологий СФУ сравнила это с попыткой открыть замок деформированным ключом.
Принцип действия «молекулы-шпиона»
Для обнаружения таких «деформированных ключей» в медицинских и косметических препаратах, ученые создали уникальную систему на основе флуоресцентной метки. Эта метка меняет характер своего свечения при изменении физических свойств белковой структуры, тем самым сигнализируя о возможных повреждениях.
«Наш метод позволяет надежно присоединять этот маркер к белкам различных функциональных групп, включая транспортные и антибактериальные белки, а также белки, отвечающие за биолюминесценцию. Если структура биоактивной молекулы начинает разрушаться, `молекула-шпион` изменяет свое свечение, сигнализируя о непригодности препарата. Это может привести не только к отсутствию желаемого эффекта, но и к потенциально негативным последствиям для организма», — пояснила Евгения Слюсарева.
Тестирование пригодности препаратов, как уточнила Слюсарева, проводится в пробирке (in vitro), а не непосредственно в организме. Флуоресцеин, используемый в качестве «молекулы-шпиона», ковалентно связывается с белком, образуя прочное соединение. Оценка функционального состояния белка производится по нескольким параметрам флуоресценции, таким как яркость и спектральный состав свечения.
«Флуоресцеин образует прочную, ковалентную связь с белком, подобно пуговице, пришитой к одежде. Разработанная нами система позволяет надежно присоединять этот маркер к белкам различных размеров, не нарушая их естественную структуру, что делает его безопасным и универсальным инструментом», — добавила профессор.
Перспективы применения новой методики
В перспективе ученые СФУ планируют адаптировать эту методику для маркировки других биологических молекул и более крупных клеточных структур. Среди возможных направлений — применение «молекулы-шпиона» для диагностики и исследования раковых клеток, что открывает новые горизонты в медицине.
