Исследователи улучшили функции природных белков с помощью "белкового Лего"

Инженеры из Университета Джонса Хопкинса помогли разработать и охарактеризовать искусственный белок, который вызывает в организме человека такой же ответ, как и его природный аналог. Этот прорыв может не только облегчить разработку препаратов для ускорения заживления, но и пролить свет на механизмы различных заболеваний.

Исследование команды опубликовано в Nature Chemical Biology.

"По сути, это белковое Лего", — сказал руководитель группы Джейми Спанглер, доцент химической и биомолекулярной инженерии и биомедицинской инженерии. "Мы знаем, как выглядят разные части, и собираем их в композицию, которая, по прогнозам, должна выглядеть как белок, который мы пытаемся имитировать. Для организма этот вновь созданный белок так же реален, как и тот, что встречается в природе".

Синтетический белок, названный Neo-4, имитирует функцию природного белка интерлейкина-4 (IL-4), ключевого игрока в регуляции иммунной системы. Белые кровяные клетки высвобождают IL-4 в ответ на целый ряд иммунных триггеров — от аллергического воспаления до мышечных травм. Затем IL-4 может присоединяться к различным рецепторам на клетках по всему телу. Однако при прямой инъекции в качестве лекарства IL-4 может связываться с непредназначенными клетками, вызывая нежелательные побочные эффекты.

"Если вы вводите кому-то IL-4, он действует на всё подряд", — сказал член команды Закари Бернстайн, кандидат наук в области биомедицинской инженерии. "Но это затрудняет его терапевтическое использование. Neo-4 более специфичен и активирует только иммунологически релевантные клетки".

Neo-4 связывается с более узким кругом клеток, чем IL-4. По словам исследователей, эта характеристика может сделать его перспективным кандидатом для будущей разработки лекарств. Например, разрыв передней крестообразной связки (ПКС) — распространенная спортивная травма, завершающая сезон. Цитокины, подобные Neo-4, обладают потенциалом ускорить заживление разорванных ПКС и других поврежденных связок и мышц.

"Это вычислительно спроектированные белки, которые ведут себя как природные белки, но обладают лучшими свойствами", — сказал Спанглер. "Это означает, что мы можем создавать эти устойчивые, гиперстабильные белки для выполнения любых задач. Мы надеемся, что сможем использовать этот миметик для доставки IL-4 более безопасным и надежным способом, чем природный цитокин, что может помочь в его терапевтическом продвижении".

В исследовании участвовал Хуилин Ян, выпускник докторской программы по химической и биомолекулярной инженерии и нынешний постдокторант ETH Zurich.