Наночастицы научили синтезировать белки по команде

Исследователи из Массачусетского технологического института создали наночастицы, способные синтезировать белки в ответ на облучение ультрафиолетом.

 Разрабатываемая технология сможет помочь целенаправленно доставлять токсины в опухолевые ткани. Работа опубликована в журнале NanoLetters, ее краткое описание можно прочитать на сайте института.

Чтобы добиться синтеза необходимых белков в заданном месте в нужное время, ученые решили сделать синтез “включаемым”, и в качестве “включателя” использовать ультрафиолет. Для этого ДНК, в которой была закодирована информация о синтезе белков, связали с веществом под названием DMNPE. Оно связывалось с нуклеиновой кислотой и делало ее неактивной. При облучении ультрафиолетом комплекс ДНК-DMNPE распадался, и ДНК могла включиться в работу. Специальная полимераза синтезировала на основе активированной молекулы матричную РНК, которая, в свою очередь, транслировалась в нужные белки.

Все необходимые для синтеза белков компоненты - комплексы ДНК-DMNPE, ферменты, рибосомы, расходные материалы, - были упакованы в липидные пузырьки, липосомы. По размеру они были чуть менее 200 нанометров.

В качестве тестовых полипептидов исследователи выбрали яркие светящиеся зеленый флюоресцентный белок (GFP) и люциферазу (люминесцирующий белок из светлячков). Поэтому работу липосом исследователи могли наблюдать по наличию свечения до и после облучения ультрафиолетом.

Опыты проводили сначала в пробирке, а затем вкалывая наночастичы мышам.

Поскольку изначально ДНК была блокирована в комплексе с DMNPE, то синтез полипептидов в липосомах происходил только после облучения места укола ультрафиолетом.

Синтез белков, включаемый дистанционно, может помочь избежать побочных эффектов, поскольку дает наночастицам время на концентрацию в заданном месте. Технология, предлагаемая авторами, может быть использована не только для лечении опухолей, но и, например, для изучения эмбрионального развития. Кроме того, если включать в наночастицы магнитные компоненты (авторы не рассматривали такой возможности), доставку липосом можно будет осуществлять еще и магнитным способом.