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 Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Во времена Екатерины II один из немецких колонистов в России мутировал, из-за чего все его потомки получали раннюю болезнь Альцгеймера. Теперь среди них появился первый, кого она не тронула, — по мнению ученых, благодаря жаре, которой он должен был подвергаться на работе.
Формирование и эволюция звездных систем кажутся понятными и предсказуемыми, а их строение строго подчиняется законам физики. Строение «крылатых» радиогалактик выбивается из общих правил. Их необычная форма не имеет однозначного объяснения и остается предметом споров для астрофизиков.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
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