Восстановление функции человеческого белка на поверхности клетки в дрожжах

G-белок-сопряжённые рецепторы (GPCR) — это самая большая и разнообразная группа белков на поверхности клеток человека. Они передают сигналы извне внутрь клетки и участвуют во многих физиологических процессах.

Более 300 лекарств, связанных с GPCR, находятся в клинических испытаниях. Препараты, нацеленные на GPCR, составляют до 27% мирового рынка терапевтических лекарств. Любая методика, ускоряющая исследования GPCR, может привести к созданию более эффективных методов лечения.

Одной из самых полезных платформ для изучения GPCR является подход на основе дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Однако большинство GPCR плохо функционируют в дрожжевых клетках, что замедляет прогресс в их изучении.

Исследовательская группа из Токийского университета науки (Япония) разработала инновационную стратегию восстановления активности человеческого рецептора гистамина 3 (H₃R) в S. cerevisiae. Их исследование было опубликовано в Scientific Reports 26 сентября 2023 года.

"H₃R в основном экспрессируется в нервной системе. Он участвует в когнитивной функции, и его ингибирование связано с терапевтическими результатами при различных состояниях, таких как СДВГ, шизофрения, болезнь Альцгеймера и нарколепсия", — объясняет руководитель исследования, доцент Мицунори Сироиси.

Команда использовала метод error-prone polymerase chain reaction для внесения случайных мутаций в ген H₃R. После создания библиотеки случайных мутантов H₃R они ввели модифицированные сегменты ДНК в дрожжевые клетки и культивировали их в присутствии агониста H₃R.

В результате скрининга были получены четыре мутанта, в которых нормальная активность H₃R была восстановлена. Эти мутанты реагировали исключительно на штамм дрожжей, содержащий определённые G-химерные белки. Мутации, ответственные за восстановление активности, располагались рядом с мотивами аминокислотной последовательности, важными для активации GPCR.

"Наше исследование может помочь выяснить функцию GPCR и даже привести к разработке лекарств с меньшими побочными эффектами, а также ускорить поиск препаратов для заболеваний, для которых в настоящее время нет лечения", — сказал доктор Сироиси.

Этот инновационный подход может иметь глубокие последствия для медицины и клеточной биологии, особенно в области персонализированной медицины и разработки лекарств для неврологических, сердечно-сосудистых заболеваний, рака и метаболических расстройств.