Ученые разработали новый мощный метод стабилизации белков

Ученые из Института Скриппса открыли новый способ стабилизации белков — ключевых биологических макромолекул, служащих основой для многих биологических препаратов, применяемых для лечения артрита, анемии, диабета и рака.

Как описано в выпуске журнала Science от 4 февраля 2011 года, присоединение специфического олигомерного массива сахаров (гликана) к белкам с определенной структурой повышало их стабильность in vitro до 200 раз. В организме такая стабильность может означать увеличение периода полураспада терапевтических средств, потенциально снижая общую стоимость лечения и уменьшая количество необходимых инъекций.

Это открытие имеет большое значение для фармацевтической индустрии, учитывая обилие белковых препаратов на рынке и в разработке. Почти все они являются гликопротеинами, то есть имеют присоединенные гликаны. Производство таких препаратов часто дорого, и они обычно требуют внутривенного введения. Проблема увеличения их стабильности и периода полураспада в кровотоке является одной из ключевых, и новое исследование предлагает прямое решение.

Рациональный подход вместо проб и ошибок

Хотя известно, что гликозилирование (присоединение гликанов) может стабилизировать белки, до сих пор этот процесс был искусством проб и ошибок. Присоединение гликана к одной части белка могло стабилизировать его на дни, а к другой — денатурировать, делая бесполезным.

Исследование института Скриппс впервые выявило простые инженерные правила для достижения стабильности гликопротеинов. Ученые показали, что значительной стабилизации можно добиться, интегрируя стандартный N-гликан в специфическую часть белка — структуру, известную как «обратный поворот» (reverse turn), содержащую определенную комбинацию аминокислот.

Этот портативный стабилизирующий модуль, названный «усиленный ароматический сайт» (enhanced aromatic sequon), применим к подавляющему большинству белков. Тестирование на обычно негликозилированных белках подтвердило резкое увеличение их стабильности in vitro.

Команда уверена, что открытые принципы позволят предсказуемо стабилизировать белки по дизайну, что значительно ускорит оптимизацию белковых препаратов. Дополнительным преимуществом метода является более эффективное производство гликопротеинов клетками, что важно из-за сложностей их синтеза и очистки. Исследования стабильности модифицированных белков в кровотоке в настоящее время продолжаются.