alexandr_palkin (alexandr_palkin) wrote,
alexandr_palkin
alexandr_palkin

Categories:

Сибирские ученые придумали метод, ускоряющий разработку новых лекарств

Сотрудники Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН разрабатывают новый подход к локализации небольших молекул внутри мембранных белков.
Николай ИсаевЭто фундаментальное исследование в перспективе может ускорить процесс создания фармакологических средств, прицельно и предсказуемо воздействующих на мембранные белки, участвующие в развитии многих недугов, включая рак, диабет, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания.
Молодые ученые пытаются понять, как наиболее удачно присоединить к мембранному белку внешнюю молекулу (в идеале — лекарство). Отработку методики они ведут на белковых системах бактерий совместно с российскими и зарубежными коллегами.
Мембранные белки выделяются как основной класс возможных мишеней для терапии, поскольку именно они обеспечивают непосредственную передачу сигналов в живые клетки. «Количество мембранных белков среди известных белковых структур — около 2 %, несмотря на то, что они кодируются в среднем 1/3 генов и являются мишенью для порядка 2/3 существующих лекарств, — комментирует научный сотрудник ИХКиГ СО РАН кандидат физико-математических наук Николай Павлович Исаев. — Мы решили применить существующие методологические наработки в области электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и спиновых меток для обнаружения небольших молекул внутри мембранных белков».
В качестве спиновых меток ученые используют стабильные радикалы, в структуре которых есть неспаренный электрон, — нитроксилы. «Они могут годами оставаться активными и не вступать в химические реакции со всем подряд, как часто бывает с другими радикалами», — комментирует Николай Исаев. Направленно внедряя в нужное место белка аминокислоту цистеин с прикрепленной к ней спиновой меткой, исследователи могут увидеть область порядка одного нанометра вокруг этой метки с помощью методов магнитной спектроскопии.
Основная сложность заключается в необходимости близкого прикрепления спиновой метки к центру связывания (участку, где происходит присоединение к белку другого вещества). «Дело в том, что метка может помешать внешней молекуле в присоединении, поскольку сопоставима с ней по размерам. Наша задача — детектировать молекулу и ее ориентацию в белке, не внося при этом искажений в сам центр связывания», — поясняет Николай Исаев.
Найти такую позицию ученые попытались методом перебора на трех белковых системах, представляющих собой «аминокислотные насосы», которые закачивают аминокислоты внутрь бактерии, снабжая ее пищей. Схожие структуры работают и в наших клетках.
На первой белковой системе исследователям не удалось с высокой точностью рассчитать позиции прикрепления меток. На середине проекта они подключили вторую систему, которая также показала результат не сразу. «Тогда мы стали искать другие пути, — рассказывает Николай Исаев, — и в тесном сотрудничестве с младшим научным сотрудником ФИЦ “Институт цитологии и генетики СО РАН” Никитой Владимировичем Иванисенко смогли разработать процедуру детального расчета места прикрепления спиновой метки, обеспечивающую и возможность присоединения внешней молекулы, и его последующее обнаружение меткой. Благодаря этой методике мы смогли с 30-й попытки обнаружить присоединенный субстрат на второй белковой системе, а на третьей нам уже удалось угадать три из пяти удачных локаций для прикрепления».
В данный момент исследователи оттачивают компьютерную обработку экспериментальных результатов, получая информацию о локализции молекул в ряде бактериальных белков. Это позволяет смоделировать структуру самого центра связывания, что можно сравнить с узнаванием кода замка: подобная информация значительно упрощает изготовление «отмычки» с нужными свойствами, в перспективе — молекулы-лекарства для белка-мишени, даже без полной информации о структуре самого белка.
Работа ведется при поддержке немецкого Фонда Александра фон Гумбольдта в сотрудничестве с несколькими лабораториями Германии и Голландии. «Мы разрабатываем методологию, которая, как мы надеемся, может быть полезна всему человечеству, — отмечает Николай Исаев. — Пока мы не выходим за рамки фундаментальной науки, но проект уже на этой стадии требует дальнейшего развития».
Цель ученых — проведение скрининга потенциальных лекарств для актуальных мишеней, например из семейства белков GPCR. Это подразумевает исследование эффективности связывания целого ряда молекул потенциальных лекарств к одному спин-меченому белку-мишени. Такой подход поможет отбирать самые эффективные молекулы и в перспективе ускорит разработку новых лекарств и снизит затраты на их производство.
Юлия Клюшникова
Фото автора, иллюстрация Николая Исаева

Источник По наводке
https://l-boris.livejournal.com/3021332.html
Tags: Медицина, Новое в науке и технике, Российская Федерация, СО РАН, Фармакология
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments