​Российские ученые охарактеризовали новые ферменты-трансаминазы, которые могут работать как в типичных для своего семейства реакциях, так и в нехарактерных для него. Результаты работы будут полезны в фундаментальном аспекте для поиска и предсказания свойств ферментов по их аминокислотной последовательности и для использования в биотехнологических процессах. Работа опубликована в Journal of Biotechnology. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).

В своей работе ученые сосредоточились на поиске новых ферментов-трансаминаз. В живой клетке трансаминазы ускоряют реакцию переноса аминогруппы -NH2 между молекулами и таким образом участвуют в метаболизме азота. Такие реакции востребованы и применяются, пока не очень часто, в биотехнологии и фармацевтике для присоединения аминогруппы к сложным молекулам. В этой работе ученых интересовали ферменты с нарушением характеристических мотивов - участков составляющей их последовательности аминокислот, которые отвечают за специфические свойства ферментов.

Исследование проводилось в два этапа. На первом этапе ученые составили выборку последовательностей трансаминаз интересующего семейства и провели множественное выравнивание последовательностей (метод сравнения большого числа аминокислотных последовательностей) и нашли аминокислотные последовательности с нарушением характеристических мотивов.

"На этом этапе основная трудность состояла в том, чтобы убедиться в правильности множественного выравнивания в интересующей нас области. С целью повышения качества выравнивания мы исключали из него последовательности, наличие которых может привести к ошибочным результатам: плохо выравнивающиеся, аномально короткие или длинные. Затем результаты выравнивания выверялись вручную", - рассказала старший научный сотрудник Института биохимии имени А.Н. Баха РАН Екатерина Безсуднова.

На втором этапе авторы работы анализировали свойства новых трансаминаз: определили активности ферментов с различными субстратами (исходными веществами реакции, которую ускоряют ферменты). Так как трансаминазы переносят аминогруппы между двумя молекулами, подходящими для них должны быть два субстрата: аминодонор и аминоакцептор. Подбор субстратов - довольно трудоемкий процесс: на практике сначала находят пару "хороших" субстратов, а затем перебирают различные доноры и акцепторы аминогруппы. По уровню активности фермента в катализируемой реакции определяют профиль так называемой субстратной специфичности фермента.

"В итоге мы обнаружили две трансаминазы, активные при повышенных температурах, 45-65 °С, которые работают не только с типичными для своего семейства субстратами, разветвленными аминокислотами, но и с первичными ароматическими аминами - важными исходными соединениями при синтезе лекарственных препаратов. Результаты работы могут быть полезны биоинформатикам для разработки методов предсказания специфичности ферментов по аминокислотной последовательности", - заключил директор Федерального исследовательского центра "Фундаментальные основы биотехнологии" РАН Владимир Попов.

Трансаминазы, активные при высоких температурах с разными субстратами, в том числе с первичными аминами, являются перспективными объектами для разработки биокатализаторов с заданными свойствами для задач тонкого органического синтеза.

Похожие новости

  • 11/05/2018

    Российские ученые улучшат препараты для генной терапии

    ​Российские молекулярные биологи разработали новую технологию ввода в клетки генной терапии, изучив, как миниатюрные жировые капсулы взаимодействуют с нитями ДНК. Рецепт по сборке наношприца опубликован в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
    388
  • 20/08/2018

    Ученые установили, что на результат химиотерапии влияет процесс разрушения митохондрий

    ​Программируемое разрушение митохондрий, «энергетических станций» клеток, пределяет ответ опухолевых клеток на химиотерапию. Также этот процесс влияет на различные виды гибели клеток, такие как апоптоз и аутофагия.
    336
  • 29/05/2018

    МикроРНК поможет ученым диагностировать рак яичников

    ​Группа ученых из Научно-исследовательского института общей патологии и патофизиологии во главе с профессором Элеонорой Брагой разработала новый способ диагностики рака яичников на основе микроРНК – маленьких молекул, участвующих в подавлении активности генов.
    336
  • 27/03/2018

    Российские ученые нашли причину неэффективности вакцины от гриппа

    Исследователи из Института биоорганической химии (ИБХ) РАН показали, что различные варианты вакцины против вирусов сезонного гриппа фактически не увеличивают число разных типов Т-клеточных рецепторов (ТКР), а значит и не повышают шанс распознавания вирусов гриппа иммунной системой организма.
    629
  • 28/05/2018

    Нейросеть помогла российским ученым определить оптимальные условия хранения микроорганизмов

    ​Российские ученые с помощью нейросети определили самые оптимальные условия для длительного хранения микроорганизмов, выживающих при экстремально высокой солености. Статья об этом опубликована в журнале Extremophiles.
    266
  • 01/11/2018

    Молекулярные биологи изучили смертельные для раковых клеток мутации

    ​Российские молекулярные биологи обобщили данные о возможностях использования трех родственных ферментов ATM, ATR и DNA-PKcs в качестве мишеней для прицельной антиопухолевой терапии. Результаты исследования, выполненного при поддержке гранта Президентской программы исследовательских проектов РНФ, помогут предсказать, какие сочетания мутаций смертельны для раковых клеток.
    125
  • 26/11/2018

    Ученые установили, как мозг находит ошибки при согласовании слов

    ​Российские ученые обнаружили, какие именно части мозга участвуют в распознавании ошибок при согласовании существительных и прилагательных. Результаты работы помогут лучше понять, как языковая информация обрабатывается в человеческом мозге.
    432
  • 27/08/2018

    Ученые раскрыли механизм работы связанных с раком и аутизмом белков

    ​Ученые определили роль нового семейства белков, связанных с раком и аутизмом. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Molecular Cell. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ).
    243
  • 29/10/2018

    Биологи из России научились предсказывать нашествия вредителей

    ​Российские ученые выяснили, как можно "прочитать" историю борьбы отдельных растений с вредителями и предсказать будущие атаки насекомых, анализируя структуру их древесины. Их выводы были представлены в журнале Dendrochronologia.
    130
  • 20/11/2018

    Ученые установили, что набеги насекомых остаются в памяти деревьев

    Оригинальный способ предсказания будущих атак вредителей растений разработан учеными Института проблем экологии и эволюции РАН Булатом Хасановым и Робертом Сандлерским. Они предложили оценивать число вредителей по структуре древесины.
    99