Новый метод определения организации белков на поверхности клеток
Ученые из ETH Zurich разработали новый метод для определения того, как белки организованы на поверхности клеток. Полученные с помощью этой технологии данные могут привести к разработке новых лекарств для борьбы с раком.
Молекулы на поверхности клетки играют центральную роль в межклеточной коммуникации. Исследования показывают, что важна не только их присутствие, но и организация на поверхности.
«Белки не распределены равномерно и независимо друг от друга; они организованы в молекулярные сообщества, где часто работают вместе», — объясняет профессор Бернд Воллшайд.
Его аспирант Майк Мюллер с междисциплинарной командой разработал технологию LUX-MS, которая позволяет определить с нанометровой точностью, какие белки находятся в непосредственной близости друг от друга на поверхности клетки — её «сёрфейсоме».
Принцип метода
Принцип метода Воллшайд описывает так: «Мы модифицируем конкретную поверхностную молекулу так, чтобы она "целовала" молекулы в своей близости, а затем проверяем другие поверхностные молекулы на следы помады».
Технически это выглядит так:
- К интересующему белку присоединяют небольшое химическое соединение.
- При облучении светом это соединение генерирует малые количества реактивных форм кислорода, которые окисляют поверхностные белки в непосредственной близости.
- С помощью специфического обогащения, масс-спектрометрии и статистического анализа ученые идентифицируют, какие молекулы были окислены.
Расстояние между белками определяют, варьируя условия эксперимента (длительность облучения, состав среды), что влияет на количество и время жизни реактивного кислорода и, следовательно, на радиус зоны окисления.
Перспективы для терапии рака
Технология позволит сравнить клетки здоровых и больных людей, чтобы понять, как болезнь меняет организацию белков на клеточном уровне.
Это знание может стать ключевым для разработки новых противораковых препаратов. Современные лекарства часто используют антитело, нацеленное на поверхностную молекулу, в избытке присутствующую на раковых клетках. Однако эта молекула может быть и на здоровых клетках, что приводит к побочным эффектам.
Если с помощью LUX-MS обнаружить две молекулы, соседствующие только на больной, но не на здоровой клетке, можно создать препарат, активирующийся только при их совместном присутствии. Это повысит специфичность терапии.
Широкий спектр применения
Метод применим не только для изучения соседства молекул:
- Можно пометить вирусы или лекарства окисляющим соединением, чтобы изучать их связывание с клетками.
- Можно исследовать, какие белковые сообщества задействованы во взаимодействии двух разных клеток (например, иммунных).
«Этот метод помогает понять, как работают лекарства и как вирусы или иммунные клетки распознают другие клетки. Он будет полезен как для академических исследований, так и для промышленности», — говорит Майк Мюллер.
Разработка и тестирование метода велись в сотрудничестве с несколькими профессорами ETH Zurich, а также учеными из Университета Цюриха, Университета Мичигана и фармацевтической компании. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Технология передана спин-офф компании, которая планирует использовать её для разработки лекарств, нацеленных не на отдельные белки, а на целые белковые сообщества.