Ученые Алтайского государственного университета совместно с коллегами из Новосибирска, Кольцово, Уфы и Москвы расшифровали трехмерную структуру рекомбинантного химозина алтайского марала.
Рекомбинантный химозин марала — это фермент, полностью аналогичный тем, что выделяется слизистой оболочкой желудка оленят в период молочного вскармливания. Он способен заменить импортные препараты рекомбинантных молокосвертывающих ферментов, широко используемых в сыроделии.
От АлтГУ в проекте участвовали ученые ИЦ «Промбиотех», Российско-американского противоракового центра, института биологии и биотехнологии. Совместно с физиками, математиками, биоинформатиками, биологами, биотехнологами из других научных организаций им удалось пополнить банк PDB (Protein Data Bank), они депонировали пространственную структуру рекомбинантного химозина алтайского марала в PDB (Protein Data Bank) — это международный банк данных трехмерных структур белков. К 2023 году в PDB было представлено только две структуры химозинов — коровы и верблюда. Наши ученые оказались третьими.
«В мире существует два крупных научных хранилища, где хранятся данные о нуклеотидных последовательностях — это GenBank, для белков это PDB. Если в GenBank есть миллионы записей о разных генах, геномах и пр., то в PDB информации намного меньше, потому что расшифровать структуру белка — это на два порядка более сложная задача. На первом этапе мы должны узнать аминокислотную последовательность белка, потом этот белок получить, очистить, выделить так, чтобы получить препаративное количество этого белка, чтобы получить кристалл и потом уже понять его трехмерную структуру», рассказал ведущий научный сотрудник РАПЦ, кандидат биологических наук, доцент Дмитрий Щербаков.
Ученые Алтайского госуниверситета занимаются рекомбинантными ферментами уже несколько лет.
«С самого начал этой работы мы предполагали, что рано или поздно получим трехмерную структуру для химозинов тех млекопитающих, которые мы исследуем. Первым в этом ряду оказался химозин алтайского марала. Нам удалось не просто получить этот белок в нужных количествах, чтобы сделать выработку сыра. Мы смогли получить чистый белок и вырастить кристалл. Эта работа проводилась совместно с физиками из новосибирского академгородка. На основе кристалла удалось получить дифракционную картину — это когда на кристалл воздействуют определенным излучением и смотрят, как эти лучи рассеиваются при прохождении кристалла. Полученную дифракционную картину нужно было расшифровать — эту работу выполняли также коллеги из академгородка и Московского физико-технического института. Фактически из цифр (данных о рассеивании) и удалось воспроизвести трехмерную структуру», — отметил Дмитрий Щербаков.
С помощью трехмерной модели ученые рассчитывают приблизиться к пониманию тонких механизмов работы фермента. Например, узнать, почему он более термостабилен, чем его аналог. Зная трехмерную структуру, можно предполагать, как изменить фермент, чтобы улучшить его свойства.
«Это была комплексная работа, от Алтайского госуниверситета в проекте участвовала большая команды — это ученые из „Промбиотеха“, преподаватель кафедры экологии, биохимии и биотехнологии ИББ Дина Владимировна Балабова. Важна роль идейного вдохновителя исследования трехмерной структуры феремнтов, зав.кафедрой физико-химической биологии и биотехнологии, академик РАН, доктор химических наук, профессор Ольга Иванонва Лаврик. Полученный нами результат не является конечным. Мы будем получать и другие химозины — на очереди химозин тупаи, архара, косули и др. И, конечно, будем стремиться получить их трехмерные структуры», — подытожил Дмитрий Щербаков.
