Исследователи совершили важный прорыв в разработке инновационного и экономически эффективного метода обнаружения опасных грибковых токсинов в зерновых культурах. Используя уникальную технологию молекулярных «отпечатков пальцев» на белке бычьего альбумина, ученые создали высокоточный инструмент для выявления вредных веществ. Это открытие открывает новые перспективы в области безопасности продуктов питания и защиты здоровья сельскохозяйственных животных.
В современном сельском хозяйстве серьезную проблему представляют микроскопические грибы, которые не просто уменьшают урожайность зерновых культур, но и делают их потенциально опасными для употребления. Особую угрозу представляют грибы родов Fusarium и Gibberella, производящие микотоксин зеараленон. Это вещество способно нанести серьезный урон репродуктивной системе сельскохозяйственных животных, что делает критически важным контроль его содержания в кормах и пищевых продуктах.
Революционный подход к решению этой проблемы заключается в использовании импринтированных белков – молекул со специальными «отпечатками», способными распознавать токсины. Процесс создания таких белков напоминает изготовление точного слепка: токсин временно связывается с белком, оставляя на нем характерный молекулярный «отпечаток». После удаления токсина белок сохраняет способность узнавать и связывать аналогичные молекулы, что делает его идеальным инструментом для проверки безопасности зерна.
Исследователи из Саратовского государственного университета разработали инновационный метод, заменив опасный природный микотоксин его безопасным структурным аналогом. Используя передовые методы компьютерного моделирования, они подобрали идеальную молекулу-аналог, способную создавать такие же эффективные «отпечатки», как и природный токсин.
В качестве основы для создания молекулярных «отпечатков» был выбран бычий сывороточный альбумин, который продемонстрировал оптимальные свойства для селективного связывания зеараленона. Полученный модифицированный белок закрепили на наночастицах оксида кремния, что значительно увеличило эффективность связывания токсинов благодаря пористой структуре носителя.
Практические испытания показали впечатляющие результаты: при проверке на экстракте зараженной пшеницы новый материал продемонстрировал способность извлекать до 73% токсина, что почти не уступает эффективности белка, созданного с использованием природного токсина (82%). Важно отметить, что разработанный рецептор полностью безопасен для живых клеток, что открывает перспективы его использования для очистки воды, предназначенной для поения сельскохозяйственных животных.
Эта инновационная разработка имеет огромный потенциал для практического применения. Использование метода биоимпринтинга существенно снижает стоимость производства тест-систем для обнаружения микотоксинов, делая их более доступными для широкого использования. Особенно важно, что до 70% наночастиц можно использовать повторно, что значительно повышает экономическую эффективность материала.
В перспективе планируется расширение возможностей применения этой технологии через создание новых модификаций наночастиц, разработку специальных препаратов для нейтрализации микотоксинов и создание более совершенных тест-систем для определения зеараленона. Это исследование открывает новую главу в обеспечении безопасности продуктов питания и защите здоровья сельскохозяйственных животных.
