Исследователи из России создали математическую модель, которая позволяет точно просчитывать, как белки самоорганизуются в небольшие сферические оболочки, которые можно использовать для доставки лекарств. Это позволит проектировать нанореакторы и синтетические наноконтейнеры для упаковки различных препаратов, сообщила пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
"Контролируя всего два параметра - размеры структурных единиц и сферической подложки, на которой они собираются, можно получать высокосимметричные оболочки с принципиально различным устройством. Их архитектура имеет решающее значение для выполняемых ими функций, и наша модель дополняет теоретический базис для их эффективного синтеза", - заявил профессор Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) Сергей Рошаль, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
Как объясняют исследователи, в природе есть множество примеров существования различных сложных структур, состоящих из множества повторяющихся элементов. Например, оболочки вирусов, представляющие собой сферы и другие геометрические фигуры, состоящие из множества соединенных друг с другом белковых "стройблоков", уложенных в сложный трехмерный узор.
Раскрытие механизмов формирования этого узора позволит ученым создавать свои собственные аналоги подобных наноконтейнеров и использовать их для доставки лекарств, проведения химических реакций и решения массы других задач. Российские исследователи сделали большой шаг к решению этой задачи, создав математическую модель, которая пошагово описывает процесс сборки белковых структур, состоящих из 72 элементов или меньшего числа "стройблоков".
Проведенные при помощи этой модели расчеты показали, что манипуляции всего двумя ее параметрами, размерами белковых "стройблоков" и размерами сферы, на поверхности которой протекает процесс соединения белков друг с другом, позволяют получать сферические оболочки с принципиально отличающимся устройством. В общей сложности исследователи просчитали свойства 43 типов контейнеров из нескольких десятков белковых блоков, часть из которых оказалась похожей по устройству на уже изученные природные или синтетические структуры.
a) Оболочка из 32 белковых частиц (капсомеров) — капсид Омега-вируса нудаурелии капской. Центры капсомеров образуют треугольную решетку. b) Оболочка из 48 частиц с квадратно-треугольным порядком. Это структура аллофикоцианина B — уникального комплекса цианобактерий и красных водорослей, извлекающего энергию из света. Источник: Сергей Рошаль / ЮФУ
Результаты этих расчетов, как надеются исследователи, улучшат понимание, как протекает процесс сборки природных наноконтейнеров. Также эти сведения позволят ученым создавать их аналоги и подбирать оптимальный тип упаковки для доставки молекул лекарств, проведения химических реакций внутри миниатюрных нанореакторов, а также для создания различных наноматериалов с заданными свойствами.
