חלבונים מהווים מרכיב חיוני ביותר לחיים ולגוף האדם. הם גם בין המולקולות המורכבות ביותר המצויות בטבע, והמדע עדיין לא יודע הכל לגביהם
חלבונים מהווים מרכיב חיוני ביותר לחיים ולגוף האדם. הם גם בין המולקולות המורכבות ביותר המצויות בטבע, והמדע עדיין לא יודע הכל לגביהם.
אחד מהאתגרים של המדע כיום הוא יציבותם של אנזימים, סוג מוגדר של חלבון אשר מאיץ, או מזרז, תגובות כימיות. כאשר מוציאים אותם מסביבתם הטבעית בתא או בגוף, האנזימים מאבדים במהירות את צורתם ובעקבות כך גם את פעילותם הייחודית. דוגמאות יומיות לאובדן פעילותם של אנזימים הינן החמצתו של חלב, או הפיכתן של ביצים למוצקים בעקבות חימום.
הפרופסור Marc-Olivier Coppens מהמכון הפוליטכני רנסלר פיתח שיטה חדשה להגברת היציבות של אנזימים תוך הפיכתם לשימושיים במגוון נרחב יותר של תנאים. החוקרים תחמו אנזימים בתוככי חרירים ננומטריים, או ננו-חרירים, שעוצבו באופן מיוחד. במקום לאבד את פעילותם, האנזימים המעוגנים שימרו את המבנה התלת-ממדי ואפילו הפגינו תגבור משמעותי בפעילותם.
“באופן רגיל, כאשר ממקמים אנזים ע”ג משטח הפעילות שלו מופחתת. אולם במחקר שלנו גילינו כי כאשר ממקמים אנזימים בננו-חרירים – סביבה מבוקרת במיוחד – הפעילות האנזימטית מתגברת באופן חד,” אמר החוקר הראשי. “מסתבר כי הפעילות האנזימטית תלויה במיוחד בסביבה המקומית. ממצא זה מרגש במיוחד.” ממצאי המחקר פורסמו בכתב-העת המדעי Physical Chemistry Chemical Physics.
מחקרים במכון מחקר זה, ובמעבדות נוספות אחרות ברחבי העולם, הולידו תגליות חשובות בנוגע לעיטוף אנזימים וחלבונים אחרים ע”י ננו-חומרים. בעוד שעיגון זה של האנזים מוביל בדר”כ לקבלת יציבות גבוהה ותכונות חדשות, פעילות האנזים פוחתת והמבנה התלת-ממדי שלו משתנה.
החוקרים פנו לגישה שונה כאשר הם החדירו את האנזימים לתוככי ננו-חרירים. האנזים ליזוזים, שהוא בגודל של 4 ננומטרים בלבד, מתאים בקלות בצורתו לחומר ננו-חרירי בעל גודל חריר מבוקר המשתרע בין 5 ל- 12 ננומטרים. כאשר הוא מוגבל למרחב מוגדר זה החלבון יתקשה להיפרם או להתנועע, ובעקבות כך תישמר פעילותו הביולוגית.
התגלית מולידה שאלות רבות וסוללת את הדרך לקבלת אפשרויות חדשות לחלוטין בתחומי הביולוגיה, הכימיה, הרפואה וננו-ההנדסה, מציין החוקר הראשי. הוא חוזה בעיני רוחו כי הטכנולוגיה תוכל להיות מותאמת עבור בקרה טובה יותר של סביבות ננומטריות, וכן תוכל להוביל להגברת הפעילות והבררנות של אנזימים שונים. בשלב הבא, החוקרים מתכננים להשתמש בהדמיות מולקולאריות, בשיטות מידול ובניסויים פיסיקליים על-מנת להבין טוב יותר את המנגנונים הבסיסיים הקשורים לתיחום אנזימים בתוככי ננו-חרירים.
הידיעה על המחקר
