מחקר חדש של חוקרים במרכז המחקר המתקדם למדעים במרכז הבוגר של CUNY (CUNY ASRC) מגלה כי פפטידים פשוטים ביותר יכולים לחקות תהליך ביולוגי המגן על חלבונים רגישים מפני לחץ סביבתי. הממצאים, שפורסמו היום ב חומרי טבעהציעו גישה חדשה ומבטיחה לייצוב ביו-מולקולות כמו חיסונים וחלבונים טיפוליים באופן פוטנציאלי ללא צורך בקירור.
המחקר הבין-תחומי, בהובלת ריין אוליאן, המנהל המייסד של יוזמת ננו-מדעי ה- CUNY ASRC ופרופסור מכובד לכימיה במכללת האנטר, והובל משותף על ידי אתה, מנהל ה- CUNY ASRC, חיפוי של חומצה ביו-אנרגטית, ומחקור חצייה של פרופסור מוטעית, מדגים טנוסטידס של פרופסור לדימוס, הפרדת פאזה נוזלית -נוזלית בתהליך ייבוש המאפשר לפפטידים להכיל חלבונים, להגן עליהם ולשחרר אותם שלמים עם התייבשות מחדש.
בהשראת האופן בו אורגניזמים כמו טרדיגרדות שורדות התייבשות קיצונית, שאלנו האם אנו יכולים לשכפל את האסטרטגיה של הטבע באמצעות חומרים סינתטיים מינימליים. להפתעתנו, מצאנו כי טריפפטידים פשוטים יכולים ליצור מבנים דינאמיים והפיכים המגנים על חלבונים תחת לחץ. זה פותח אפשרויות חדשות לשימור חלבונים. "
Rein Ulijn, המנהל המייסד של יוזמת Cuny ASRC Nanoscience ופרופסור מכובד לכימיה במכללת האנטר
בביולוגיה, תאים מגיבים לרוב ללחץ על ידי יצירת תאי מגן באמצעות תהליך המכונה הפרדת פאזה. תאים אלה מייצבים חלבונים פגיעים ויכולים להתמוסס שוב כאשר התנאים משתפרים. צוות המחקר יישם עיקרון זה כדי לתכנן חומרים מבוססי פפטיד הניתנים להתאמה המחקים את התהליך הזה של אלטרנטיבה פשוטה ויעילה לשיטות קונבנציונאליות לייצוב ביו-מולקולרי, אשר לרוב דורשים ניסוחים מורכבים ולוגיסטיקה של שרשרת קרה.
ממצאי המפתח מהמחקר כוללים:
- טריפפטידים יכולים ליצור מכלולים הפיכים ומופרעים שעוברים הפרדת פאזה עם ייבוש.
- מכלולים אלה מתמצקים למיקרו -חלקיקים נקבוביים, מכסים ביעילות חלבונים.
- עם התייבשות, הפפטידים משחררים את מטען החלבון שלהם עם שלמות מבנית שמורה.
- התהליך מחקה מנגנוני הגנה טבעיים ומספק תובנה למצב חדש של היווצרות חומרים סופרמולקולרית.
"אנקפסולציה של החלבון הייתה יעילה להפליא", אמר אתה … "גישה מינימליסטית זו השיגה רמת הגנה שלא ציפינו מרצפי פפטיד קצרים כאלה."
"יצירה זו לא רק חושפת מנגנון חדשני של ארגון עצמי של פפטיד, אלא גם מציגה פלטפורמה חומרית מינימליסטית ליישומים בביוטכנולוגיה", הוסיף Ulijn.
ההשלכות מרחיקות לכת. החל מהפצת חיסונים באזורים ללא קירור אמין ועד שיעורים חדשים של חומרים חכמים ומגיבים, המחקר מניח עבודה יסודית הן לחידושים מעשיים והן לחקירה מדעית נוספת.
המחקר נתמך בעיקר על ידי משרד חיל האוויר למחקר מדעי, עם תרומות נוספות של המכללה העירונית של ניו יורק, קולג 'האנטר ואוניברסיטת קולומביה.
