Очень интересную статью подкинула одна старая добрая приятельница. В этой статье речь идёт ферменте, который способен обращать вспять химическое старение белков.

Группа калифорнийских учёных попробовала модифицировать фермент глициноксидазу таким образом, чтобы она расщепляла N-карбоксиметил-лизин (CML) — один из конечных продуктов гликации, который считается необратимым маркером старения и накапливается на долгоживущих белках, таких как коллаген и хрусталик. Но CML не просто пассивный мусор: он меняет заряд лизинов, нарушает структуру внеклеточного матрикса и, связываясь с рецептором RAGE, запускает хроническое воспаление.

Сам фермент глициноксидаза обладает достаточно низкой активностью в отношении свободного CML и не может работать с пептид-связанными модификациями. Авторы исследования решили это исправить.

Сначала с помощью вычислительного скрининга более 44 тысяч гомологов авторы нашли редкую форму глициноксидазы из бактерии Caldithemus roseus, в которой делеция целой спирали открывала доступ к активному центру для крупных субстратов. Затем, применив несколько раундов направленной эволюции с отбором более полумиллиарда вариантов, авторы работы превратили исходный белок в высокоактивный фермент, который расщепляет CML непосредственно на белках, восстанавливая исходный лизин.

Исследователи показали, что разработанный ими фермент работает со множеством белков — от бычьего сывороточного альбумина до коллагена и гемоглобина, удаляя до 97% модификаций. Фермент действует на большинство поверхностно-доступных сайтов, но его активность зависит от локального окружения, в результате некоторые модификации остаются недоступными из-за стерических препятствий.

Затем авторы работы протестировали фермент на реальных человеческих тканях — хрусталике, коже и стенке аорты пожилых доноров, где обработка ферментом приводила к значительному снижению уровня CML.

Эта работа интересна не только как пример создания нового фермента, но и как демонстрация того, что теоретически необратимые повреждения белков можно ферментативно исправить. Кроме того, она показывает, как методы вычислительного дизайна и направленной эволюции могут быть объединены для создания новой каталитической функции, которой не существовало в природе.

Но за красивым результатом скрывать много ограничений, о чём авторы работы честно пишут. Это и потенциальная иммунногенность, и биодоступность, и потенциальная токсичность побочных продуктов ферментативной реакции, и многое другое. Хочется надеяться, авторам работы получится обойти эти ограничения.