Слишком мало белков заставляет наночастицы слипаться
Учёные из Университета Райса сообщили, что белки сыворотки крови соединяются с золотыми наночастицами в соотношении один к одному и заставляют их агрегировать.
По словам исследователей Стефана Линка и Кристи Ландес, это неожиданно. В низких концентрациях белки необратимо прикрепляются, разворачиваются и затем соединяют наночастицы.
Это противоречит предназначению белков альбумина — наиболее распространённых в кровотоке.
Исследование, опубликованное в журнале ACS Nano, имеет значение для заболеваний, вызванных агрегацией (например, болезни Альцгеймера), и для вопросов токсичности наночастиц. Золотые наночастицы всё чаще используются как терапевтические агенты.
Несколько лет назад команда обнаружила, что более высокие концентрации бычьего сывороточного альбумина (BSA), близкого к человеческому, могут предотвращать слипание естественно гидрофобных золотых наночастиц. В новых экспериментах, с использованием технологий, появившихся лишь в последние годы, было замечено, что белки BSA в низких концентрациях разворачиваются в присутствии золотых наночастиц.
«Мы считаем, что белок сначала прикрепляется и разворачивается, и это мешает присоединению других белков. Но это также способствует агрегации», — сказал Линк.
«Это самый распространённый белок в сыворотке крови. Его задача — окружить и создать прочную оболочку вокруг всего в растворе, что в противном случае было бы нерастворимым, и стабилизировать сложную смесь клеток, белков и гормонов в крови», — сказала Ландес.
«Важна способность белка успешно покрывать гидрофобные стероидные гормоны, наночастицы, вирусы — что угодно. Но чтобы создать это покрытие, он должен оставаться правильно свёрнутым».
Разворачиваясь в присутствии золотых наночастиц, белок делает две вещи: он распространяется по частице, не оставляя места для присоединения других белков, и обнажает свою обычно скрытую гидрофобную сердцевину, что способствует агрегации с другими комплексами белок-наночастица.
«Это проблема, используют ли люди наночастицы в терапевтических целях или просто контактируют с ними в продуктах или окружающей среде», — сказала Ландес. — «Если сывороточный альбумин может выполнять свою работу, всё в порядке. Но мы не можем не заметить, что разворачивание белков, агрегация белков и образование фибрилл лежат в основе всевозможных заболеваний».
Хотя предыдущие исследования показали, что альбумины в высоких концентрациях сохраняют наночастицы растворимыми, «существуют биологические ситуации, когда концентрация сывороточного альбумина может быть достаточно низкой, чтобы вызвать проблемы», — сказала Ландес.
Они также отметили, что два других белка крови — фибриноген и глобулин — вызывают агрегацию золотых наночастиц независимо от их концентрации. «Они разворачиваются независимо от концентрации, что означает, что BSA или человеческий сывороточный альбумин действительно предназначены для создания этого покрытия и предотвращения выхода ситуации из-под контроля», — сказал Линк.
«Мы говорим, что людям действительно нужно обращать внимание на соотношение между белком — в данном случае BSA — и наночастицами, потому что могут происходить разные вещи».