Stabilnost raztopin globularnih proteinov (Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijjo Univerze v Ljubljani)

Avtorji: Miha Kastelic, Yurij V. Kalyuzhnyi, Barbara Hribar Lee, Ken A. Dill, Vojko Vlachy

Proteini so biološke makromolekule, ki so za življenje osnovnega pomena. Molekule proteinov se med seboj lahko povezujejo v gruče, proces imenujemo agregacija. Tvorba gruč je lahko želena ali nezaželena. Posledica je lahko razpad na dve tekoči fazi, ki se razlikujeta v koncentraciji proteina, kar je prva stopnja pri njihovi kristalizaciji in izolaciji. Nikakor pa to ni zaželeno pri bioloških zdravilih in še manj pri živih organizmih, kjer ta proces povezujemo z obolenji, kot je na primer Alzheimerjeva bolezen. Zaradi posebne zgradbe proteinov je njihovo vedenje zelo zapleteno. Kljub temu je možno nekatere lastnosti proteinov predvideti s sorazmerno preprostimi modeli.

Avtorji so predlagali model raztopine, kjer so sile med molekulami proteina kratkosežne in usmerjene. Molekule se med seboj povezujejo preko vezavnih mest na površini. Ta posnemajo naboje na proteinu, vključno z dipolnim in višjimi členi v multipolnem razvoju, kar se je pri opisu termodinamičnih lastnosti pokazalo za ključno. Model napove tvorbo verig in gruč ter pravilno opiše eksperimentalno določen fazni diagram za soobstoj dveh tekočih faz v primeru raztopine lizocima. Pristop odlikuje napovedna moč, saj na osnovi odvisnosti temperature, kjer se začne agregacija, lahko izračunamo celoten fazni diagram in količine, ki napovedujejo možnost kristalizacije. Na tej osnovi so raziskovalci začeli z obsežnim eksperimentalnim proučevanjem stabilnosti teh raztopin.

Vir: Miha Kastelic, Yurij V. Kalyuzhnyi, Barbara Hribar-Lee, Ken A. Dill, Vojko Vlachy, Protein aggregation in salt solutions, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112 (2015) 6766-6770.