Текст уведомления здесь

Химеры позволили ученым из МФТИ быстро синтезировать ценные белки

Группа ученых из лаборатории перспективных исследований мембранных белков предложила метод, который позволит существенно снизить стоимость и продолжительность исследований, что может изменить стратегию синтеза лекарств и даст возможность находить новые действующие вещества быстрее и точнее.
Добавить в закладки
Комментарии
Результаты работы были опубликованы в научном журнале PLOS ONE, а коротко о них сообщает пресс-служба института.

По разным оценкам, в человеческом геноме зашифровано от 20 до 25 тысяч разных белков. Наибольший интерес для ученых представляют мембранные белки, с помощью которых клетки «общаются» с окружающим миром. Однако сегодня известна структура лишь 3% из них.

Для расшифровки структуры белка прежде всего необходимо получить его в достаточном количестве. Самый простой и дешевый метод сделать это — экспрессия в клетках E. coli — кишечной палочки, которую повсеместно используют для лабораторных исследований. Для этого ген, кодирующий нужный белок, вводят в клетки E. coli, заставляя бактерий гиперэкспрессировать этот белок (синтезировать в больших количествах). Затем белок выделяют из бактерий, очищают и кристаллизуют, чтобы потом восстановить его структуру. Но очень часто с экспрессией целевого мембранного белка возникают проблемы.

Авторы статьи предложили алгоритм, который позволит решать их систематическим способом, на основе четкого алгоритма. Для белка, у которого наблюдаются проблемы с экспрессией (это целевой белок, структуру которого нужно получить), подбирают другой, похожий на него (гомологичный) белок, экспрессия у которого идет лучше (этот белок называют драйвером экспрессии или просто драйвером). Затем синтезируются химеры, «сшитые» из частей целевого белка и драйвера таким образом, что довольно быстро удается определить, какой участок целевого белка «виноват» в низком уровне экспрессии.

Иллюстрация предложенного алгоритма. Источник: пресс-служба МФТИ


«Можно сделать две различные химеры, заменив одну из половин целевого белка на половину драйвера. Проверяется экспрессия получившихся химер. Исходя из того, какая из них экспрессируется лучше, определяем, в какой половине белка находится место, которое мешает экспрессии», — поясняет Дмитрий Братанов, один из авторов статьи.

Таким образом получается обнаружить необходимую мутацию гораздо быстрее, чем при случайном поиске. Преимущество нового алгоритма можно увидеть на примере небольшого белка из 200 аминокислот: для него потребуется синтезировать не более 16 различных химер, в то время как случайный перебор требует синтезировать порядка 1060 различных белков — больше, чем во всех живых организмах на планете.

Структура комплекса из трех бактериородопсинов, полученная авторами. Источник: пресс-служба МФТИ


В качестве примера работы алгоритма авторы получили химеру бактериородопсина из бактерии H. halobium. Структура его получена уже давно, но сам он при этом выделялся из «родных» для него клеток, работа с которыми довольно затруднительна и требует больше времени, чем работа с кишечной палочкой.

В перспективе предложенный метод позволит значительно ускорить процессы исследования мембранных белков, что может изменить стратегию синтеза лекарств и даст возможность с помощью компьютерного моделирования находить новые действующие вещества быстрее и точнее. Также изучение мембранных белков важно для оптогенетики, которая уже сейчас открывает невероятные возможности для исследования нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или Паркинсона.
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы