Ученые упростили изучение ключевых белков-мишеней для лекарств
Рецепторы, сопряженные с G-белком, или GPCR имеют огромное значение как мишени воздействия многих лекарств. Их изучение необходимо поставить «на поток», чтобы эффективно создавать новые препараты. Поэтому коллектив авторов из МФТИ и их коллеги впервые применили анализ температурного сдвига для изучения взаимодействия GPCR с их целевыми молекулами — лигандами. Такой подход отличают доступность и высокая производительность, и потому он будет полезен для фармакологических исследований.
Результаты опубликованы в Protein Science. Трудно переоценить значение рецепторов суперсемейства GPCR для фармакологии. Это мембранные белки, способные реагировать на различные воздействия извне (например, при связывании специальных молекул-лигандов или на свет) и в ответ изменять процессы внутри клетки. В этом им помогают взаимодействующие партнеры — G-белки, которые расщепляют молекулы ГТФ и тем запускают целый каскад реакций в цитоплазме.
Таким образом, GPCR делают клетку регулируемой системой и помогают ей жить и делиться. С другой стороны, эти рецепторы вовлечены в развитие множества заболеваний. И чтобы их лечить, необходимо точно и избирательно менять состояние нужных GPCR. Рецепторы таргетируют более 30% всех одобренных сейчас лекарственных средств, причем список постоянно пополняется.
Представителей этого суперсемейства очень много — у человека в геноме найдено более 800 кодирующих GPCR генов. Все такие белки объединяет схожая структура (семь спиралей, пронизывающих мембрану) и общие принципы действия. Но каждый GPCR имеет и уникальные свойства, в том числе специфические взаимодействия с молекулами-активаторами или блокаторами — лигандами. Для прогресса медицины необходимо быстро и точно описывать такие взаимодействия у все новых рецепторов.
Методы, которые обычно используют для изучения комплексов GPCR-лиганд, дорого стоят и имеют другие ограничения. В том числе потому, что рецепторы — это «живущие» в мембранах белки с особыми свойствами, трудно поддающиеся выделению в чистом виде и описанию.
Поэтому авторы новой публикации — ученые МФТИ, Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Института биологического приборостроения РАН (Пущино) и Института Бридж (США) предложили альтернативный подход.
Они обратили внимание на анализ температурного сдвига (thermal shift assay, TSA). Метод основан на изменении флуоресценции специального красителя в зависимости от характера его взаимодействий с изучаемым белком. Исходно TSA применяли для оценки стабильности белковых молекул, то есть описания их плавления. В физиологических условиях большинство белков имеют фиксированную структуру, но при нагреве и других воздействиях могут пройти фазовый переход. Температура, при которой он происходит — это важная характеристика белка.
Но недавно анализ температурного сдвига стали применять и для изучения взаимодействий между молекулами. Формирование комплексов белков с лигандами описывают на основе роста температуры плавления по мере увеличения концентрации лиганда.
Авторы использовали типичный белок суперсемейства GPCR — аденозиновый рецептор второго типа (A2AAR), а также сильно отличающийся от него лейкотриеновый рецептор первого типа (CysLT1R). Оба имеют большое клинической значение и множество физиологических функций. Например, A2AAR регулирует работу сердца и иммунитета, а CysLT1R участвует в развитии воспаления.
В работе описано множество взаимодействий рецепторов A2AAR и CysLT1R с различными лигандами. Среди них были как агонисты (активируют рецептор), так и антагонисты (блокируют его); ортостерические лиганды, которые связывают «рабочую поверхность» рецептора, а также аллостерические лиганды (взаимодействуют с другими частями молекулы белка).
«С помощью ряда экспериментов с аденозиновым рецептором второго типа и лейкотриеновым рецептором первого типа, а также нескольких математических моделей (для обработки данных) мы показали, что при помощи метода TSA вполне возможно рассчитать константу диссоциации комплекса GPCR-лиганд. Это верно как для ортостерических, так и аллостерических лигандов. Таким образом, предложенный нами подход может стать доступной альтернативой существующим методам, выигрывая у них по стоимости реактивов и оборудования, скорости получения результата и простоты эксперимента», — отметил Дмитрий Дашевский, сотрудник Центра молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний и Лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком МФТИ. Работа выполнена при поддержке РНФ.
Telegram 
Дзен 
VK Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Последствия цветения водоемов опасны для целых экосистем. Внешний контроль этого процесса нужно проводить аккуратно, чтобы не навредить живым организмам еще больше. Для этого ученым нужно точно понимать, какие процессы происходят под поверхностью воды.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Планетологи обнаружили на поверхностях Титана и Плутона схожую полосу поглощения, которая не совпадает со спектрами известных льдов или органических соединений. Этот загадочный «провал» может указывать на то, что на двух очень разных ледяных мирах Солнечной системы существует общий, пока неизвестный науке класс химических веществ, поглощающий свет, который формируется под действием экстремального холода и космической радиации.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали технологию изменения структуры молекул нефти с помощью энергии кавитационных полей, которые создаются при воздействии ультразвука. Технология позволяет облагораживать нефть, меняя ее физико-химические характеристики и снижая долю нежелательных составляющих веществ. Для проведения полевых испытаний ее реализовали в мобильном исполнении с применением управляемых ультразвуковых полей. Разработанное исследовательское оборудование может применяться на любом месторождении, включая удаленные и труднодоступные.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно