Учёные МФТИ: выращенные на орбите кристаллы белков оказались рекордно качественными
Можно ли вырастить белковые кристаллы идеального качества? На Земле — почти невозможно. Но в невесомости шансы резко возрастают. И теперь учёные это доказали.
Новый взгляд на биопринтер
Магнитный биопринтер "Орган.Авт", уже работающий на борту МКС, неожиданно оказался подходящим не только для клеточных структур. Учёные адаптировали его кюветы под белковые растворы и начали выращивать кристаллы из лизоцима — фермента, входящего в состав иммунной системы.
В процессе задействовали гадолиний и магнитные поля — они позволили аккуратно управлять движением молекул. Результат превзошёл ожидания: некоторые кристаллы оказались настолько крупными, что их можно было рассмотреть невооружённым глазом.
Почему именно космос
а орбите нет гравитации, а значит — и конвекционных потоков, которые на Земле мешают формированию кристаллов. Здесь белковые молекулы "плывут" в растворе спокойно, без оседания и разрушения структуры. Это создаёт условия для образования максимально чётких и упорядоченных кристаллов.
Как читают белки
Чтобы "увидеть" структуру белков, исследователи используют рентгеновские лучи и ускорители частиц. Лучи проходят через кристалл, отражаются от атомов и формируют дифракционные узоры. По ним с помощью алгоритмов строят трёхмерную модель молекулы. Но — чем чётче кристалл, тем точнее результат.
Возвращение на Землю
Кристаллы, выращенные в космосе, были доставлены обратно грузовым кораблём "Союз МС-14". Затем их изучили на европейском синхротроне ESRF. Выводы впечатлили: по качеству эти образцы не уступают, а порой и превосходят наземные аналоги — особенно по параметру мозаичности, который отвечает за точность дифракционных карт.
"Используя уникальную среду космоса, мы можем раскрывать подробные структуры белков. Это даёт ценную информацию для создания новых методов лечения и биотехнологических решений", — отметил Кристофер Маккарти из МФТИ.
Что дальше
Результаты открывают путь к более точным "снимкам" белков, а значит — к новым лекарствам, исследованиям болезней и прорывам в биотехнологиях. И всё это — благодаря космосу и немного адаптированному биопринтеру.
Уточнения
Трёхмерная биопечать или 3D-биопечать, 3D-биопринтинг - технология создания объёмных моделей на клеточной основе с использованием 3D-печати, при которой сохраняются функции и жизнеспособность клеток.