Исследователи из России, Швейцарии и Бразилии изучили порообразующий токсин аэролизин, вырабатываемый бактерией Aeromonas hydrophila. Оказалось, что его можно использовать в качестве биосенсора.

Некоторые виды бактерий обладают способностью создавать отверстия в других клетках, тем самым убивая их. Они делают это, высвобождая специализированные белки, называемые порообразующими токсинами (ПОТ), которые садятся на мембрану клетки и образуют пору. Благодаря этой поре разные молекулы и ионы теперь могут беспрепятственно проникать как в клетку, так и из нее. Из-за этого возникает осмотический шок и клетка погибает.

Однако ПОТ вызвали большой интерес не только из-за бактериальных инфекций. Наноразмерные поры, которые они образуют, используются для «зондирования» биомолекул. Биологическую структуру, например ДНК или РНК, можно пропустить через нанопору как струну, и ее отдельные компоненты (например, нуклеиновые кислоты) при отталкивании от стенок поры позволяют получить отчетливые электрические сигналы, которые можно считать. На основе этих данных можно узнать структуру молекулы и ее физические свойства.

В новой работе ученые Федеральной политехнической школы Лозанны, Сколковского института науки и технологий и Федерального университета Рио-де-Жанейро исследовали применение одного из порообразующих токсинов в качестве зонда. Они изучали аэролизин — токсин, который вырабатывается бактерией Aeromonas hydrophila и является родоначальником крупного семейства ПОТ, представители которого встречаются во многих организмах. Одним из главных преимуществ аэролизина является то, что он образует очень узкие поры, которые могут различать молекулы с гораздо более высоким разрешением, чем другие вещества из этого класса.

Предыдущие исследования показали, что аэролизин можно использовать для зондирования нескольких биомолекул, но практически не было проведено работ по изучению связи между структурой этого токсина и его сенсорными способностями. В новом исследовании ученые впервые использовали структурную модель аэролизина для изучения этого соединения с помощью компьютерного моделирования. Это вещество представляет собой белок, который состоит из аминокислот. Модель помогла ученым понять, как эти аминокислоты влияют на функции аэролизина.

Как только ученые выяснили эту взаимосвязь, они попробовать поменять различные аминокислоты в компьютерной модели. Новый созданный учеными алгоритм предсказал возможное влияние каждого изменения на общую функцию аэролизина. На последнем этапе ученые создали 16 различных «мутантных» форм этого белка и провели исследования на живых клетках. Оказалось, что аэролизин дает возможность получить информацию о молекуле, находящейся в поре с высоким разрешением. Исследователи уже подали патент на использование этого соединения для секвенирования ДНК.
 

https://indicator.ru/biology/toksin-biosensor-29-10-2019.htm
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12690-9