Новый подход обеспечивает доступ к труднодоступным для изучения белкам

Белки — это молекулярные «кирпичики» всех клеток и важные мишени для терапии. Однако ученые сталкиваются с трудностями при анализе белков, плохо растворимых в воде, особенно мембранных белков, которые представляют наибольший потенциал в качестве новых мишеней для лекарств.

В исследовании, опубликованном 15 апреля 2019 года в журнале Nature Methods, группа под руководством доцента Йин Ге из Университета Висконсин-Мэдисон сообщает о разработке новой стратегии. Она позволяет экстрагировать труднодоступные белки и переводить их в водный раствор, где их можно эффективно изучать с помощью масс-спектрометрии.

«Примерно одна треть протеома живых организмов — это мембранные белки, — объясняет Йин Ге. — Они играют важную роль во многих биологических процессах и составляют около двух третей известных „пригодных для воздействия лекарствами“ мишеней в клетке».

Обычно для экстракции белков из образцов клеток или тканей в водный раствор используют поверхностно-активные вещества (ПАВ, детергенты). Однако традиционные ПАВ мешают масс-спектрометрическому анализу, «заглушая» сигналы от белков. Команда Ге искала агент, отвечающий трем критериям: водорастворимость и быстрая разлагаемость, сильные поверхностно-активные свойства и совместимость с масс-спектрометрией целых белков.

Исследователи спроектировали и протестировали множество химических соединений и идентифицировали одно, которое можно было превратить в «фотокливаемый» ПАВ под названием Azo.

Azo функционирует подобно обычным ПАВ, но в середину молекулы детергента добавлена химическая связь, которая разрывается под воздействием ультрафиолетового света. При облучении светом непосредственно перед масс-спектрометрическим анализом Azo распадается, оставляя только молекулы белка и устраняя детергент, мешающий сверхчувствительному анализу.

«Azo позволяет эффективно проводить масс-спектрометрический анализ целых белков и открывает новые возможности для изучения мембранных белков, которые ранее были недоступны, — говорит Йин Ге. — Это значительно продвигает „подход сверху вниз“ в масс-спектрометрии белков, который дает общую картину многих форм белков от одного и того же гена».

Это первый случай использования таких сконструированных молекул с фотокливаемыми связями в анализе целых белков. Примечательно, что Azo можно легко синтезировать, и он может заменить наиболее часто используемые ПАВ.

Фонд исследований выпускников Висконсинского университета подал заявки на патенты на новую технологию.