• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
20.02.2023
ФизТех
469

Популярный в фармацевтике глицерин оказался способным снижать вероятность успеха в разработке новых лекарств

4.8

Новые противотуберкулезные препараты жизненно необходимы в связи с распространением устойчивых штаммов возбудителя этого заболевания. Группа ученых из Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ, Сколтеха и Института биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси получила структуры сверхвысокого разрешения цитохрома из возбудителя туберкулеза — Mycobacterium tuberculosis — в комплексе с ингибитором. Данные, полученные биофизиками, показывают, что глицерин (популярная добавка к белковым растворам) может поставить под угрозу структурно-функциональные исследования и препятствовать в разработке лекарств.

Популярный в фармацевтике глицерин оказался способным снижать вероятность успеха в разработке новых лекарств / ©Getty images / Автор: Sycophanta Duccius

Работа опубликована в журнале Acta Crystallographica Section D. Туберкулез остается одним из самых смертоносных заболеваний человека, а количество штаммов, обладающих устойчивостью к существующим лекарственным препаратам, растет каждый год. Необходимость разработки новых средств и методов лечения этой болезни является актуальной задачей для ученых всего мира.

По одной из гипотез, причиной возникновения устойчивости у туберкулезной палочки являются ее цитохромы семейства Р450. Однако функции большинства ферментов этого семейства у патогенной бактерии неизвестны. Подобные цитохромы есть и у человека. Одной из их функций является выведение лекарственных препаратов из организма. Туберкулезная палочка, или Mycobacterium tuberculosis, проникает в наш организм и, как шпион, скрывается от иммунной системы внутри макрофагов. Работа некоторых цитохромов становится для бактерии важнейшим фактором выживания, определяющим, насколько успешно она сможет «прятаться» от иммунной системы.

Понимание того, как работают цитохромы, важно для производителей лекарств. На многих этапах работы с данными белками в лабораториях — от их выделения до структурных исследований — используется глицерин, вещество, повышающее стабильность белка в экспериментальных условиях. Ученые МФТИ, Сколтеха и ИБОХ НАНБ задались вопросом: не влияет ли он на активность фермента?

Валентин Борщевский, заместитель директора Центра исследований молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ, рассказывает: «Ранее нами была решена кристаллографическая структура одного из туберкулезных цитохромов CYP124, связанного с ингибитором CHImi, который служит прототипом для разработки новых противотуберкулезных препаратов. В структуре были обнаружены молекулы глицерина. Чтобы исследовать влияние этой молекулы на фермент, мы установили его структуру в тех же условиях, но без добавления глицерина. Полученная структура сверхвысокого разрешения показала, что лиганд имеет другое пространственное расположение и, более того, несколько конформаций».

Расположение ингибитора CHImi в активном сайте цитохрома CYP124: (a) структура, полученная с использованием глицерина при замораживании  кристалла  (Cryo), (b) структура без глицерина (NoCryo). Heme — гем цитохрома, HOH — вода, GOL — молекулы глицерина, зеленым изображены карты электронных плотностей / ©Пресс-служба МФТИ

Чтобы проверить влияние глицерина на связывание с лигандами, ученые провели функциональные тесты, основанные на спектрофотометрическом титровании. Цитохромы Р450 содержат гем — простетическую группу с железом, из-за чего приобретают красную окраску и имеют характерный спектр поглощения в районе ~450 нм (откуда и название Р450). При связывании с молекулой-мишенью спектр поглощения меняется, что может быть зафиксировано с помощью спектрофотометра. Определяя, каким именно образом изменение спектра зависит от концентрации молекул-мишеней, можно рассчитать константу диссоциации — физико-химическую величину, показывающую, насколько специфично связываются исследуемые молекулы. В данной работе было показано, что добавление глицерина ухудшает связывание на порядок!

Наталья Струшкевич, старший преподаватель Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха, поясняет: «Нам повезло получить качественные кристаллы для подобного атомного анализа, а также подтвердить, что и в растворе глицерин влияет на способность цитохромов связывать ингибиторы, что может представлять проблему при разработке новых лекарственных препаратов».

Исследование показало, что глицерин, активно использующийся во всех биофизических структурных исследованиях, непосредственно влияет на полученные результаты экспериментов, что может искажать трактовку результатов и вводить исследователей в заблуждение. Особенно это чревато при разработке новых лекарственных препаратов. Необходимо учитывать влияние вспомогательных факторов, таких как глицерин, на объект исследования и грамотно планировать эксперименты. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
17 мая
Игорь Байдов

Не успели утихнуть разговоры об испытании нового британского лазерного оружия, как правительство этой страны выпустило очередной пресс-релиз, в котором рассказало о работе над еще одной установкой против беспилотников. Эксперты считают, что это оружие — альтернатива дорогостоящим ракетам. Стоимость выстрела из него составит чуть больше 10 центов.

7 часов назад
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

17 мая
Ольга Иванова

Умение пользоваться орудиями труда у морских выдр известно давно, однако реальную пользу для их организма измерить непросто. Американские ученые впервые узнали, какие преимущества дает выдрам такой подход. Особенно это касается самок.

17 мая
Игорь Байдов

Не успели утихнуть разговоры об испытании нового британского лазерного оружия, как правительство этой страны выпустило очередной пресс-релиз, в котором рассказало о работе над еще одной установкой против беспилотников. Эксперты считают, что это оружие — альтернатива дорогостоящим ракетам. Стоимость выстрела из него составит чуть больше 10 центов.

7 часов назад
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: