Новый метод анализа для выявления взаимодействующих белков при разработке лекарств

Протеолитические индукторы (деградеры), которые вызывают деградацию целевых белков, считаются «лекарствами следующего поколения», так как могут удалять связанные с болезнями белки из клеток. Такие деградеры, как талидомид и его производные (иммуномодулирующие препараты, IMiDs), индуцируют деградацию специфических белков, связываясь с цереблоном (CRBN) — компонентом E3 убиквитинлигазного комплекса. IMiDs функционируют как «молекулярный клей», рекрутируя белки-мишени к E3 убиквитинлигазе, и называются индукторами протеолиза типа молекулярного клея.

Из-за клинического успеха IMiDs, деградеры типа молекулярного клея стали привлекательными соединениями для борьбы со многими заболеваниями. Кроме того, сейчас разрабатываются PROTACs (химерные молекулы, нацеленные на протеолиз), состоящие из лиганда E3 убиквитинлигазы (например, IMiDs) и лиганда белка-мишени.

Разработка PROTACs может позволить нацеливаться на белки, ранее труднодоступные для терапии. Поэтому анализ белков, взаимодействующих с E3 убиквитинлигазой и индуцируемых к деградации, важен для разработки и клинического применения протеолитических индукторов.

В 2020 году эта исследовательская группа разработала AirID (ancestral BirA for proximity-dependent biotin identification) — фермент для proximity-зависимого биотинилирования, полезный для анализа белок-белковых взаимодействий. Целью данной работы было создать комплексный метод анализа для выявления взаимодействующих белков, зависящий от присутствия деградера.

Результаты исследования:

  • Показано, что слитый с E3 убиквитинлигазой фермент (например, AirID-CRBN) может биотинилировать белки-мишени деградеров в клетках.
  • Обогащение биотинилированных пептидов с помощью авидин-подобного белка tamabidine 2-REV оказалось полезным для анализа зависимых от деградера взаимодействий методом масс-спектрометрии.
  • С помощью этого метода идентифицирован белок ZMYM2 (zinc finger MYM-type protein 2) как мишень помалидомида (производного талидомида).
  • Белок-химера ZMYM2-FGFR1, вызывающий гематологический рак, также деградирует под действием помалидомида.
  • Метод применим и для известных деградеров, таких как индисулам и PROTACs.

Эти результаты показывают, что слияние AirID с E3 убиквитинлигазой позволяет проводить комплексный анализ белков, взаимодействующих с протеолитическими индукторами.

Значение метода:

Данный метод анализа с использованием AirID может применяться для изучения различных деградеров, которые будут разработаны в будущем. Учитывая мощные эффекты этих соединений, необходимо оценивать их взаимодействие с непредназначенными белками, чтобы избежать побочных эффектов. Результаты этого исследования показали, что различные белки взаимодействуют с E3 лигазой зависимым от деградера образом. Ожидается, что использование этого метода анализа приведет к выяснению механизма действия деградеров и разработке соединений с меньшими побочными эффектами.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.