BioScience Blog – Научный Биологический блог

Недавно было установлено, что синтетические полиэлектролиты способны предотвращать термоагрегацию белков в водных и водно-солевых средах. Так, термоагрегация олигомерного фермента глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (ГАФД, pI 8,0, КФ 1.2.1.12) подавлялась введением противоположно заряженных высокомолекулярных полиионов, в частности, поли-N-этил-4-винилпиридиниевого катиона (ПЭВП) при рН>8,0 за счет образования растворимых белок/полиэлектролитных комплексов. Этот результат может представлять не только фундаментальный, но и практический интерес, поскольку ГАФД принимает активное участие в развитии нейродегенеративных заболеваний, во многом обусловленных агрегацией белков. Важность поиска средств борьбы с подобными заболеваниями определяет актуальность модельных исследований, призванных выработать критерии для направленного синтеза лекарственных средств.

Мы обнаружили, что введение гидроксильных групп в синтетический полиэлектролит может существенно повышать его способность подавлять термоагрегацию белка. Этот вывод следует из данных по термоагрегации ГАФД в присутствии различных поликатионов – ПЭВП катиона, не имеющего гидроксильных групп в цепи, и его гидроксилированного аналога ПЭВП-ОН. Образец ПЭВП-ОН катиона получали алкилированием поли-4-винилпиридина этиленбромгидрином (оба поликатиона синтезированы на кафедре ВМС химического факультета МГУ и предоставлены проф. Изумрудовым В.А). Степень полимеризации поликатионов ПЭВП и ПЭВП-ОН была одинакова и составляла 1600 звеньев, степень алкилирования (доля заряженных звеньев в цепи) обоих поликатионов превышала 93%. В слабощелочных средах (рН 8,0÷9,0) ПЭВП-ОН катион предотвращал термоагрегацию ГАФД заметно эффективнее, чем ПЭВП катион. Причем эта способность ПЭВП-ОН катиона оставалась столь же высокой и практически неизменной даже в нейтральных средах (рН 7,0÷7,5), где присутствие ПЭВП катиона не оказывало никакого влияния на термоагрегацию белка. Благотворное воздействие ПЭВП-ОН катиона на белок разумно объяснить дополнительной стабилизацией белок/полиэлектролитного комплекса образующимися водородными связями между поликатионом и ГАФД, что подтверждается более высокой устойчивостью этого комплекса к вводимой соли (NaCl), которая оказывала разрушающее воздействие на комплекс ПЭВП/ГАФД. Инкубация ГАФД с обоими поликатионами при комнатной температуре не оказывала влияния на активность фермента, а их присутствие при термоинактивации ГАФД приводило лишь к небольшому снижению активности по сравнению с контролем.

Полученные данные свидетельствуют о плодотворности использования заряженных цепей с ОН группами (например, модифицированных полисахаридов) для подавления термоагрегации белков.