Учёные создали искусственный фермент на основе человеческого цитокина

Сравнение синтетического мультиядерного металлического комплекса (слева) и разработанного фермента (справа). Автор: Ясунори Окамото

Международная исследовательская группа успешно разработала искусственные ферменты, демонстрирующие как внутренние, так и внешние функции, путём внедрения синтетического триядерного цинкового центра в человеческий цитокин.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Работу возглавил доцент Ясунори Окамото из Центра исследований жизни и живых систем (ExCELLS) и Института молекулярных наук (IMS).

Учёные сосредоточились на человеческом факторе ингибирования миграции макрофагов (MIF) — цитокине с тримерной структурой, содержащей центральную полость, идеально подходящую для внедрения синтетического триядерного цинкового центра. Для точного расположения нескольких ионов металла в белке команда объединила геометрические алгоритмы поиска и квантово-химические расчёты.

Используя систематические вычислительные геометрические поиски, исследователи определили оптимальные аминокислотные последовательности, способные стабильно поддерживать триядерные цинковые центры. Расчёты методом теории функционала плотности (DFT) дополнительно сузили круг потенциальных кандидатов.

Рентгеноструктурный анализ успешно подтвердил формирование триядерных цинковых структур в соответствии с проектом. Полученный искусственный фермент продемонстрировал высочайшую гидролитическую активность среди всех известных на сегодняшний день искусственных металлоферментов. Примечательно, что фермент сохранил исходную таутомеразную активность MIF, достигнув двойной функциональности.

Это исследование открывает новые возможности для проектирования металлоферментов с мультиядерными металлическими центрами, которые обычно встречаются в природных металлоферментах, катализирующих сложные химические превращения. Это может привести к созданию экологически чистых технологий химической трансформации.

Кроме того, поскольку цитокины являются сигнальными молекулами, участвующими в различных биологических процессах, этот искусственный фермент на основе цитокина может стать перспективным химическим инструментом, реагирующим на биологические явления.

Подробнее: Акико Уэно и др., A cytokine-based designer enzyme with an abiological multinuclear metal center exhibits intrinsic and extrinsic catalysis, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61909-5

Источник: National Institutes of Natural Sciences