Российские ученые совместно с зарубежными коллегами выяснили, как формируется механизм реакций формирования хромофоров у флуоресцентных белков. Это позволит контролировать, как создаются такие белки, и разрабатывать более эффективные варианты. Исследование опубликовано в журнале Chemical Science.
В биохимии, молекулярной биологии и медицине часто используют в качестве биомаркеров флуоресцентные белки. С их помощью ученые могут наблюдать за биохимическими процессами на молекулярном уровне. Ключевую роль в работе флуоресцентных белков играет хромофор. Если его формирование при созревании белка прошло успешно, образовавшийся белок будет светиться при поглощении света определенной длины волны — флуоресцировать.
«Хотя флуоресцентные белки известны уже давно и широко применяются, детальный механизм образования хромофоров — до сих пор нерешенная задача. Нам нужно понимать, в результате каких химических реакций в белках образуются хромофоры, чтобы прогнозировать направление синтеза новых биомаркеров», — рассказал Александр Немухин с химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, один из авторов исследования.
Российские ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова занялись этим вопросом совместно с иностранными коллегами. «Научной группе из Уэльса удалось сделать очень серьезный шаг, они смогли закристаллизовать промежуточное состояние белка Venus до стадии окисления, то есть в состоянии, в котором хромофор еще не образовался полностью», — рассказал Немухин.
Ученые поменяли аминокислотный остаток тирозина, участвующий в формировании хромофорной группы, на модифицированную аминокислоту, содержащую азидную группу. С ней белок образуется, но не флуоресцирует. Такой белок можно фотоактивировать, то есть воздействовать на него ультрафиолетовым излучением для инициирования фотореакции. Продукт такой реакции способен не только поглощать видимый свет, но и давать желтую флуоресценцию.
«Самый критичный момент – это именно стартовое положение образования хромофора. Это та структура, которую удалось закристаллизовать. Но кристалл — лишь мгновенный снимок происходящего. Перед нами была поставлена задача интерпретировать эти снимки и объяснить все превращения», — рассказал Игорь Поляков с химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, один из авторов исследования. Чтобы характеризовать все промежуточные соединения, образование которых было зафиксировано экспериментально, ученые использовали методы квантовой химии и молекулярного моделирования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
