Superwytrzymałe białko

Białko mocniejsze niż to, które tworzy nić pajęczą? Do tej pory uważano to za mało prawdopodobne. A jednak naukowcy z Instytutu Fizyki PAN w Warszawie zdołali w przeprowadzonych badaniach odkryć białka o lepszych niż nić pająków właściwościach mechanicznych.

Białka, tworzone są przez rybosomy jako łańcuchy aminokwasów – długie i proste. Jednak każde z nich zwija się w kłębek we właściwych warunkach, tworząc jednocześnie strukturę białka odpowiednią dla konkretnego jego typu. Współcześnie chcąc badać ich właściwości mechaniczne za pomocą szczypiec optycznych lub mikroskopów sił atomowych wyłapuje się poszczególne łańcuchy białek i poddaje rozciąganiu, jednak praco- i czasochłonność (mogą trwać nawet pół roku) oraz trudności w przeprowadzeniu tej procedury spowodowały, iż jedynie około 100 białek zostało tymi metodami przebadane.

Polscy naukowcy z IF PAN dokonali drugiego już, szeroko zakrojonego przeglądu białek, biorąc pod uwagę aż 18 tysięcy znanych białek zgromadzonych w największej ich bazie: Protein Data Bank. Aby sprawdzić ich parametry mechaniczne, dokonano symulacji komputerowej mechanicznego rozciągania białka. Użycie tej metody było możliwe dzięki rozwijanej w IF PAN teorii fizycznej oraz wypracowanym algorytmom m modelowania zachowania białek. Jednocześnie jest bardzo szybkie – trwa około 20 minut.

Spodziewano się, iż zostaną odnalezione pewne białka o wysokiej odporności na rozciąganie, jednak wyniki przebiły oczekiwania. Współcześnie za białka wytrzymałe uważa się bowiem te, których struktura ulega rozerwaniu przy sile ponad 200 pikoniutonów (PN), a białko które uznawano za najbardziej odporne na rozciąganie wytrzymywało 500 pN.

Natomiast dzięki badaniom fizyków z IF PAN odnaleziono kilkanaście białek wytrzymującej 1000 pN. Natomiast prawdziwy rekordzista – białko 1TFG – wytrzymuję siłę aż 1500 pN. Ta wytrzymałość na rozciąganie wynika według polskich naukowców z korzystnych wiązań kowalencyjnych występujących w strukturze tego białka - mostki dwusiarczkowe.

Odkryte właściwości białka mogą być przydatne w tworzeniu opatrunków czy nici chirurgicznych, a także absorberów energii mechanicznej. Jednak tak przeprowadzone badania wymagają jeszcze potwierdzenia eksperymentalnego. Prof. Marek Cieplak kierujący zespołem badawczym proponuje również pomoc Spidermenowi w udoskonaleniu jego możliwości.

Szczegółowe wyniki badań można odnaleźć w "Physical Review Letters".