Новый метод анализа взаимодействий белков в клетках
Исследователи из ETH Zurich разработали усовершенствованный метод, позволяющий измерять изменения в сети взаимодействий белков внутри клеток. Эта работа закладывает основу для разработки новых лекарств для лечения таких заболеваний, как рак и болезнь Альцгеймера.
Как белки общаются в клетке
Внутри клетки сотни белков постоянно взаимодействуют, образуя сложные сети. Эти взаимодействия могут меняться в зависимости от состояния организма. Например, в здоровых условиях два белка (условно "синий" и "красный") образуют комплекс. При клеточном стрессе "синий" белок может сменить партнера и связаться с "желтым" белком, что нарушает нормальную работу клетки.
"Измененные взаимодействия между белками могут приводить к таким заболеваниям, как Альцгеймер, Паркинсон или рак", — объясняет Кэти Марулли, докторант под руководством профессора Паолы Пикотти.
Метод LiP масс-спектрометрии
Исследователи усовершенствовали ранее разработанный метод LiP (Limited Proteolysis) масс-спектрометрии для изучения белковых взаимодействий. Метод позволяет:
- Анализировать структурные изменения тысяч белков в любом биологическом образце без предварительной очистки
- Идентифицировать сайты взаимодействия между белками
- Изучать взаимодействия около 1000 белков одновременно непосредственно в сложной клеточной среде
В ходе работы ученые определили около 6000 интерфейсов взаимодействия между белками, которые служат маркерами для оценки изменений в белковых взаимодействиях.
Результаты исследования на дрожжевых клетках
Исследование проводилось на дрожжевых клетках, сравнивая их нормальное состояние со стрессовой ситуацией, вызванной химическим веществом. Были обнаружены:
- Изменения в около пяти десятков белковых комплексов при стрессе
- Ключевая роль комплекса SAGA в белковой сети: при его удалении около двух третей белковых комплексов вели себя иначе в стрессовой ситуации
"SAGA — это диджей на вечеринке. Когда его убирают, некоторые группы перестают танцевать, что влияет на других участников", — говорит Марулли.
Перспективы применения
Метод применим к другим организмам, включая мышей и человека. Для каждого вида необходимо разработать новый набор маркеров связывания.
Фармацевтические исследования особенно заинтересованы в этой технологии. Знание сайтов взаимодействия позволяет эффективно искать химические соединения, которые могут:
- Прерывать нежелательные взаимодействия
- Устанавливать новые взаимодействия
- Разрабатывать лекарства с меньшими побочными эффектами
"Мы хотим дальше развивать нашу технологию для диагностических целей и исследования механизмов заболеваний", — говорит Пикотти.
Предыдущие подходы, разработанные в лаборатории, уже внедрены в практику через спин-офф ETH — компанию Biognosys.
Исследование опубликовано в журнале Nature Biotechnology.