|
В настоящее время еще не создано искусственных
материалов, сочетающих в себе одновременно такие свойства, присущие
натуральной паутине, как упругость (способность растягиваться до 30 -
40% исходной длины), чрезвычайная прочность (паутина в несколько раз
прочнее стали), устойчивость к колебаниям температуры и влажности в
широком диапазоне и низкий уровень иммуногенности. По своим
физико-химическим и механохимическим свойствам, а также вследствие
особой архитектоники входящих в состав паутины фибриллярных белков
материалы на их основе могут оказаться чрезвычайно перспективными, в
частности, для использования в качестве медицинских препаратов для
регенерации кожного покрова, а также материалов для искусственных нитей,
связок и сухожилий в восстановительной и микрохирургии.
Целью
представленного проекта является конструирование высокоэффективных
бактериальных штаммов-продуцентов рекомбинантных белков паутины и их
синтетических аналогов, исследование их физико-химических и
биомеханических свойств и изучение подходов к созданию материалов
медицинского назначения на основе рекомбинантных полипептидов.
Технический подход и методология
- Химический синтез олигонуклеотидов
заданной последовательности на автоматическом синтезаторе.
-
Амплификация фрагментов ДНК с помощью полимеразной цепной реакции для
последующего конструирования модельных генов рекомбинантных белков
паутины и их молекулярного клонирования.
- Достижение
высокоэффективной экспрессии фрагментов природных генов белков паутины и
их синтетических аналогов путем клонирования в специализированные
векторы под контроль прокариотических промоторов с организацией
гибридных сайтов связывания рибосом или искусственных оперонов с
частично перекрывающимися генами ("оверлаппонов").
- Использование
методов биохимии и химии белка, включая хроматографию на -заряженных и
гидрофобных сорбентах, а также ВЭЖХ для разработки оптимальных подходов
к выделению полипептидов.
- ИспользованиеИК-спектроскопии, КД,
ЯМР-релаксации, рентгенографии, а также методов дилатометрии и
механохимии для физико-химических исследований рекомбинантных белков и
белковых нитей.
- Теоретический анализ взаимосвязи структура-функция рекомбинантных
полипептидов и их природных аналогов, проводимый на основе расчетов
методами молекулярной механики и молекулярной графики; комплектация и
анализ банка данных последовательностей белков шелка пауков; разработка
теоретических рекомендаций по созданию модельных рекомбинантных белков с
прогнозируемыми свойствами.
- Исследование возможности формирования
полимерных пленок из растворов рекомбинантных полипептидов различного
компонентного состава, а также формирования фибриллярных нитей путем
пропускания прядильных растворов через форсунки различного профиля и
сечения.
- Медико-биологические исследования применимости материалов,
полученных на базе рекомбинантных белков и их аналогов, основанные на
результатах анализа на биосовместимость белковых пленок и нитей с
пораженными и здоровыми тканями лабораторных животных в терапевтических
и хирургических экспериментах.
Основные ожидаемые результаты
- Важный практический и,
потенциально, коммерческий интерес будут иметь созданные в ходе
выполнения проекта бактериальные штаммы-продуценты рекомбинантных белков
паутины и их синтетических аналогов.
- Теоретическое значение для
решения фундаментальной проблемы структурно-функциональных
взаимоотношений в фибриллярных белках будет иметь полученная информация
о физико-химических свойствах как белков, входящих в состав природной
паутины, так и их рекомбинантных аналогов.
- Важный теоретический и практический интерес будет иметь разработка
подхода для моделирования структур рекомбинантных фибриллярных белков с
прогнозируемыми свойствами.
- В модельных опытах будет изучена
возможность использования новых материалов в виде пленок в качестве
препаратов для заживления ран.
- Будет оценена возможность создания рекомбинантных белковых нитей
со свойствами, позволяющими использовать их в качестве принципиально
новых материалов в хирургии.
- Выполнение представленного проекта, в
целом, создаст предпосылки для получения новых потенциальных
лекарственных средств и биосовместимых материалов для медицины на основе
фибриллярных белков.
Потенциальная роль иностранных коллабораторов
В ходе выполнения работ по проекту планируется проведение совместных с
коллабораторами исследований, обмен необходимыми препаратами и
информацией, совместные публикации, научные командировки в лаборатории
коллабораторов, участие коллабораторов в научных семинарах по проекту. |
