Ученые из исследовательского центра Scripps Research выявили новые белки, на которые могут быть нацелены будущие противораковые препараты, используя подход двойного картирования белков.
Эффективная борьба с раком часто подразумевает остановку размножения раковых клеток, что зависит от понимания белков, необходимых этим клеткам для выживания. Профилирование белков имеет решающее значение в этих усилиях, поскольку позволяет исследователям точно определить белки и их конкретные компоненты, на которые должны быть нацелены будущие препараты. Однако предыдущие методы, если их использовать по отдельности, не обладали необходимой точностью для определения всех возможных белковых мишеней, в результате чего некоторые из них были упущены из виду.
Исследователи из Scripps Research разработали передовые стратегии лечения рака, объединив два метода профилирования белков для точного определения критических белков рака и мест их взаимодействия с помощью специально разработанных стереозондов. Этот подход может привести к более целенаправленной и эффективной терапии рака.
«Мы приложили сознательные усилия для разработки наших стереозондов с химическими характеристиками, которые, как правило, недостаточно представлены в соединениях, обычно используемых в условиях разработки лекарств», — говорит соавтор Бруно Мелилло, доктор философии, исследователь в институте на кафедре химии в Scripps Research. «Эта стратегия увеличивает наши шансы на совершение открытий, которые могут продвинуть биологию и в конечном итоге привести к улучшению здоровья человека».
Стереозонды исследовательской группы были электрофильными, то есть они были разработаны для необратимого связывания с белками, в частности с цистеином. Эта аминокислота широко распространена в белках, включая те, которые содержатся в раковых клетках, и она помогает формировать важные структурные связи. Когда химические вещества реагируют с цистеином, они могут нарушить эти связи и вызвать сбои в работе белков, что препятствует росту клеток, а многие противораковые препараты необратимо связываются с цистеинами в белках.
«Мы также сосредоточились на цистеине, поскольку это самая нуклеофильная аминокислота», — говорит первый автор Эверт Ньомен, доктор философии, научный сотрудник HHMI Hanna H. Gray в Scripps Research и научный сотрудник-постдокторант в лаборатории Краватта.
Подробный анализ с использованием ABPP
Чтобы выяснить, какие именно белки будут связываться со стереозондами, команда обратилась к методу, известному как белок-направленный ABPP. Используя этот подход, исследователи обнаружили более 300 отдельных белков, которые реагировали с соединениями стереозонда. Но все же они хотели копнуть глубже и определить точные места реакций.
Второй метод, называемый цистеин-направленным ABPP, точно определил, где стереозонды связывались с белками. Это позволило команде «увеличить» определенный белковый карман и изучить, реагирует ли цистеин внутри со стереозондами, подобно тому, как фокусируются на одном месте на доске головоломки, чтобы увидеть, подходит ли определенная часть.
Методы хемопротеомики (ABPP) идентифицируют стереозонд, который взаимодействует с цистеином в белке клеточного цикла MAD2L1BP и нарушает его взаимодействие с другими белками. Нарушение этого белкового комплекса задерживает деление клеток в раковых клетках. Кредит: Scripps Research
- «Воздействуя на эти очень специфические стадии клеточного цикла, можно замедлить рост раковых клеток», — говорит Ньомен. «Раковая клетка останется в состоянии, которое практически равно двум клеткам, а иммунная система вашего организма обнаружит ее как дефектную и направит ее на смерть».
Белки для выживания раковых клеток
Выявление точных участков белка, имеющих решающее значение для выживания раковых клеток, может помочь исследователям разработать более целенаправленные методы лечения, позволяющие остановить размножение клеток.
Среди других ключевых результатов работы группы было подтверждение того, что их двусторонний подход позволил получить более точную картину реакции белка со стереозондом, чем одиночный метод.
- «Мы всегда знали, что оба метода имеют свои недостатки, но мы не знали точно, сколько информации теряется при использовании только одной техники», — говорит Ньомен. «Было удивительно увидеть, что значительное количество целевых белков было пропущено, когда мы использовали одну платформу вместо другой».
Команда надеется, что их открытия когда-нибудь дадут информацию о новых методах лечения рака, нацеленных на деление клеток. В то же время Ньомен хочет разработать новые библиотеки стереозондов, чтобы обнаружить белковые карманы, вовлеченные в заболевания, выходящие за рамки рака, включая воспалительные заболевания.
- «Многие белки были вовлечены в заболевания, но у нас нет стереозондов для их исследования», — сказала она.
- «Двигаясь вперед, я хотела бы найти больше белковых карманов, которые мы могли бы изучить в целях разработки лекарств».