Нагрев белков до температуры тела открывает новые мишени для лекарств

Некоторые белки меняют свою форму при воздействии разных температур, открывая ранее неизвестные сайты связывания для лекарств, как показало новое исследование.

Результаты, опубликованные в Nature, могут произвести революцию в биологии, изменив подход к изучению структуры белков и разработке лекарств. Исследование возглавили доктора философии Хуань Ду и Вэй Лю из Института Ван Андела.

Белки обычно исследуют при низких температурах для обеспечения их стабильности. Однако новое исследование показывает, что некоторые белки высокочувствительны к температуре и меняют форму при изучении при температуре тела.

«Долгое время методы изучения белков требовали их охлаждения или заморозки. Но в реальном мире человеческие белки существуют и функционируют при температуре тела», — сказал Ду. — «Наше исследование описывает новый способ изучения белков при температуре тела и показывает, что некоторые белки радикально меняют свою структуру в тепле, открывая новые возможности для разработки лекарств на основе структуры».

Белки — молекулярные «рабочие лошадки» организма. Их форма определяет, как они взаимодействуют с другими молекулами. Определяя структуру белка, учёные создают «чертежи» для разработки более эффективных лекарств.

Хотя известно, что температура влияет на молекулярные функции в организме, изучение белков при физиологической температуре было технологически сложным. Исследование лабораторий Ду и Лю подробно описывает, как они преодолели эти проблемы, и даёт другим учёным дорожную карту.

Исследование было сосредоточено на белке TRPM4, который поддерживает работу сердца и метаболизм, включая высвобождение инсулина. Таким образом, TRPM4 связан с инсультом, сердечными заболеваниями и диабетом.

Чтобы визуализировать TRPM4 при температуре тела, команда использовала мощные крио-электронные микроскопы (cryo-EM) VAI, которые позволяют мгновенно замораживать белки и получать детальные изображения их структур. Вместо использования низкотемпературного образца постдокторант Цзиньхун Ху и коллеги нагревали образец до температуры тела перед мгновенной заморозкой. Они обнаружили, что лиганды — молекулы, связывающиеся с белками, — взаимодействуют с совершенно другими сайтами на TRPM4 при температуре тела, чем при более низких температурах.

Выводы исследования имеют далеко идущие последствия и подчёркивают важность изучения белков при температуре тела для выявления физиологически значимых сайтов связывания лекарств.