Учени успяха да повишат активността на ензими чрез радиочестотно излъчване

Изследователи разработили метод за повишаване на активността на ензимите чрез използване на радиочестотно излъчване. Технологията изисква създаването на специален комплекс, състоящ се от ензими и магнитни наночастици. Те могат да абсорбират радиоизлъчването и да го превръщат в топлина, което води до ускоряване на ензимните процеси с повече от 4 пъти. Методът може да се използва за създаване на радиоконтролирани биохимични системи и за регулиране на метаболизма в живите организми.

Ензимите участват в редица реакции в живите организми и тяхната ефективност зависи от различни условия. Въпреки че обикновено тяхната активност се контролира химически, изследователи от университета ITMO (Университет за информационни, механични и оптични технологии) в Санкт Петербург, Русия, показаха, че това може да се извърши дистанционно, като се прилагат физични методи като радиочестотно поле.

За да направят радиоконтролирани ензими, учените синтезират специален комплекс, в който ензимът е затворен в твърда пореста структура от магнитни наночастици. Когато се прилага радиополе, наночастиците абсорбират радиоизлъчването и се нагряват като вкарват допълнителна енергия в ензима и водят до ускорение на ензимната реакция. Експериментът, направен върху моделен ензим - карбоанхидраза (въглеродна анхидраза), показва, че скоростта на реакцията може да се увеличи с повече от 4 пъти.

"Има много малко изследвания, които проучват ензимната манипулация чрез радиовълни. Ние бяхме първите, които успяха да увеличат активността на нетермостабилен ензим. Обикновено тези ензими променят структурата си при високи температури и след това спират да работят. Но поставен в твърдата рамка на наночастиците, ензимът се стабилизира от структуриращи пренареждания, тъй като наночастиците механично ограничават ензимната мобилност", казва Андрей Дроздов от SCAMT лабораторията към университета.

Съществуват два ключови параметъра в предимствата на радиоизлъчването, използвано в работата. От една страна, такива радиовълни могат лесно да преминат през тъканите, а от друга, те са абсолютно безвредни за тялото. По този начин с помощта на радиочестотния спектър може да се контролира активността на ензимите в организма и да се коригира клетъчния метаболизъм. В близко бъдеще учените планират да изпробват метода на други ензими в опит да повлияят на жизнената активност на бактериите или клетките.

Проучването е публикувано в ACS Biomaterials Science & Engineering.

Редактор: Ирина Тенева
Източник и снимка: eurekalert.org