Клей мидий стал толчком к созданию более сильного синтетического аналога
Полимер, созданный по примеру клея, которым мидии приклеивают свою ножку к различным поверхностям, синтезировали исследователи из Северо-Западного университета в Эванстоне, США. 3 марта статья с результатами их работы была опубликована в Journal of the American Chemical Society.
Разработчики сообщают, что характеристики нового клея превосходят таковые у своего природного прототипа. Поэтому результаты их исследования позволяют использовать созданные ими белковоподобные полимеры как платформу для создания новых биоматериалов и терапевтических средств.
Новый полимер можно использовать в качестве клея в медицине, например, склеивать им в живом организме края глубоких ран для заживления или покрывать поверхностные раны для восстановления кожного покрова, рассказал руководитель исследования, профессор Северо-Западного университета Натан Джаннески.
Белки, подобные тем, которые выделяются ножками мидий для приклеивания ее к како-либо поверхности, существуют в природе в разных применениях. Эти длинные, линейные цепи аминокислот с повторяющимися звеньями (так называемые белки с тандемными повторами, или TRP), эластичные, прочные, а иногда липкие белковые каркасы, можно обнаружить в крыльях и лапках насекомых, шелке пауков и ножках мидий.
Ученым известны точные первичные последовательности аминокислот, из которых состоят многие такие белки, однако воспроизвести сложный естественный процесс их создания, сохранив при этом исключительные качества, очень трудно.
Первый автор статьи, доктор Ор Бергер из лаборатории Джаннески, выдвинул гипотезу, как расположить строительные блоки аминокислот в новом полимере таким образом, чтобы воспроизвести свойства, а не напрямую копировать структуру белков клея мидий.
Взяв в качестве строительного блока декапептид (последовательность из 10 аминокислот, составляющих белок клея ножки мидии), исследователи в процессе синтеза прикрепили эти декапептидные звенья в качестве боковых цепочек полимерной основы, а не расположили линейным образом, как в природном белке.
Чтобы сравнить эффективность нового материала, исследователи нанесли на одни стеклянные пластины новый полимерный материал, а на другие — природный белок мидий и поместили на пластины живые клетки. Затем промыли и оценили количество оставшихся на подложке клеток, чтобы определить, насколько хорошо работает новый клей. Они обнаружили, что этот полимер образует клеточный суперклей, оставляя больше прикрепленных к подложке клеток по сравнению с природным веществом и необработанной пластиной.
«На самом деле мы не собирались улучшать свойства мидий, — рассказал Бергер. — Мы хотели только имитировать его, но когда мы протестировали его (полимер) в нескольких различных анализах, мы действительно обнаружили лучшие свойства, чем у природного материала при таких же условиях».
Исследователи надеются, что их метод может быть широко применим к другим белкам, которые имеют повторяющуюся последовательность в своей структуре, чтобы получить улучшенные функции этим способом репликации белков. Они предполагают, что полученные модификации белка будут лучше, чем их натуральные аналоги, так как они более плотные и легко масштабируемые.
Так, например, модификации резилина — эластичного белка, содержащегося в ногах и крыльях насекомых, можно использовать для создания гибких дронов и другой робототехники, считает Джаннески.
