Передача информации через белки может революционизировать открытие лекарств

Белки — это цепи аминокислот, которые, будучи свернутыми (а иногда и развернутыми) в определенные структурные паттерны, выполняют функции в клетках. Они принимают и передают сигналы, что важно для жизни. Но как именно информация передается внутри одного белка? Существуют ли в нем "магистрали" для передачи сигнала, как в эстафете?

"Это один из ключевых вопросов в биофизике", — говорит Ксавье Сальвателла, профессор ICREA в Институте биомедицинских исследований (IRB Barcelona).

Новое исследование, опубликованное в Nature Communications в сотрудничестве с экспертом по биокомпьютерному моделированию Модесто Ороско, показывает, что передача информации на большие расстояния действительно происходит внутри белков. Это явление наблюдали и доказали для всех белков, содержащих бета-слои — один из двух основных структурных паттернов свернутых белков.

"Мы обнаруживаем пути передачи информации внутри белков. Эта концепция, которую мы подтвердили для одного типа структурного мотива, позволяет предположить, что у белков есть множество поверхностей, на которые может действовать лекарство", — отмечает Сальвателла.

Ученые обнаружили, как движения различных частей белка, хотя и физически удаленных друг от друга, коррелируют. "С белками происходит то же, что и в хореографии балета: движения участников взаимосвязаны, несмотря на физическое расстояние. Если первый поднимает руку, последний тоже поднимает руку", — описывает исследователь.

Золотая жила для открытия лекарств

Лекарства обычно действуют на определенный сайт или активный домен белка-мишени. При многих инфекционных заболеваниях и раке проблема в том, что сайт, с которым взаимодействует лекарство, эволюционирует и мутирует, делая препарат неэффективным.

Новая концепция позволяет предположить, что сайт, на который было нацелено лекарство, столь же важен, как и любая другая точка вдоль пути передачи сигнала.

"Если это так — а наши данные это показывают — мы сможем найти множество сайтов в структуре белка, которые будут одинаково или даже более эффективны для взаимодействия с лекарством. Эти сайты, хотя и удалены от ключевого функционального центра белка, будут иметь тот же эффект", — утверждает Сальвателла.

Уже существуют лекарства, действующие на сайты, не являющиеся активными центрами, но они были обнаружены случайно, в ходе массового скрининга молекул. "Эта система явно неэффективна. Нам нужно ее систематизировать, и если нам это удастся, у нас появится мощный способ открывать новые лекарства", — объясняет исследователь.

Помимо концептуального прогресса, Сальвателла работает с белками, имеющими биомедицинское значение. "Мы уже знаем достаточно, чтобы параллельно изучать пути передачи в белках, представляющих биомедицинский интерес. Если мы преуспеем, мы откроем золотую жилу для разработки лекарств", — заявляет ученый.

Первыми авторами статьи являются постдоки Брин Фенуик (бывший член группы Ксавье Сальвателлы, ныне в Исследовательском институте Скриппса в Калифорнии) и Лаура Орельяна (бывший член группы Модесто Ороско, ныне в Science for Life Laboratory при Королевском технологическом институте в Стокгольме). Работа выполнена в рамках совместной программы по вычислительной биологии между BSC, CRG и IRB Barcelona.