Улучшенный метод позволяет шире и быстрее обнаруживать взаимодействия белок-лиганд
Ученые EMBL усовершенствовали технику анализа белков, значительно расширив ее применение и сделав в 100 раз быстрее.
Белки, часто называемые "рабочими лошадками клетки", отвечают почти за все функции в организме. Часто критически важны их взаимодействия с другими небольшими молекулами, известными как лиганды. В новом исследовании, опубликованном в Nature Structural and Molecular Biology, исследователи EMBL представляют HT-PELSA — высокопроизводительную адаптацию более раннего инструмента, который обнаруживает эти взаимодействия. Этот новый инструмент может обрабатывать образцы в беспрецедентном масштабе, что обещает ускорить разработку лекарств и понимание фундаментальных биологических процессов.
Как PELSA и HT-PELSA преобразуют исследования белков
Оригинальный метод PELSA (peptide-centric local stability assay), запущенный в прошлом году, идентифицирует взаимодействия белок-лиганд, отслеживая, как связывание лиганда влияет на стабильность белка. Когда лиганд связывается с белком, эта часть белка становится более стабильной и менее подверженной воздействию ферментов, таких как трипсин, который разрезает белки на более мелкие пептидные фрагменты.
Особенно примечательной была способность PELSA обнаруживать изменения стабильности на уровне пептидов во всем протеоме. Однако почти каждый шаг в рабочем процессе PELSA выполнялся вручную, что позволяло ученым обрабатывать лишь несколько образцов за раз.
HT-PELSA значительно упрощает этот процесс, переходя от полноразмерных пробирок к микропланшетам. Это изменение позволяет автоматизировать шаги PELSA и анализировать сотни образцов параллельно, сохраняя ту же чувствительность и воспроизводимость.
"Раньше я мог делать максимум, может быть, 30 образцов в день. Теперь, с HT-PELSA, мы можем сканировать 400 образцов в день — это сильно упростило рабочий процесс", — сказал Кэцзя Ли, первый автор исследования.
Открытие новых возможностей для разработки лекарств
В то время как в PELSA пептиды, расщепленные трипсином, отделяются от целых белков на основе их массы, HT-PELSA использует водоотталкивающую природу белков. Он использует поверхность, к которой белки прилипают легче, чем пептиды, что позволяет ученым разделить их. Это не только дополнительно автоматизирует процесс, но и позволяет обнаруживать мембранные белки, которые до сих пор было трудно или даже невозможно изучать.
Мембранные белки, составляющие около 60% всех известных мишеней для лекарств, часто трудно извлечь, не изменив их структуру или функцию. Работая непосредственно со сложными образцами, HT-PELSA может показать, как эти белки взаимодействуют с потенциальными лекарствами в их естественной среде.
"Это дает нам гораздо более полное представление о ландшафте взаимодействий протеом-лиганд. Вы можете видеть, как меняются эти взаимодействия, и получить реальное представление о лежащей в основе биологии", — сказала Изабель Бехер, соавтор исследования.
Взгляд в будущее на более широкое применение
"HT-PELSA действительно открывает дверь для высокопроизводительного понимания функции белков, а также ускорения разработки лекарств. Это критически важно для понимания базовой биологии, открытия механизмов заболеваний и для разработки более безопасных и эффективных лекарств", — сказал Михаил Савицки, руководитель группы в EMBL Heidelberg и старший автор исследования.
В исследовании команда также демонстрирует, что HT-PELSA может обнаруживать изменения в белково-белковых взаимодействиях, вызванные связыванием лиганда. В будущих исследованиях они надеются расширить это для обнаружения белково-белковых и белково-нуклеиновых взаимодействий, что еще больше ускорит наше понимание молекулярной организации клетки.