Новый подход для детекции фосфорилирования тирозина на основе функциональных ионных наноканалов

Фосфорилирование тирозина (pTyr) играет ключевую роль в клеточной сигнализации и регуляции функций. Его нарушение связано со многими заболеваниями, особенно с раком. Специфичная детекция pTyr важна для разработки таргетных противораковых препаратов.

Распространённый метод детекции pTyr — радиоизотопный анализ с использованием субстрата [γ-³²P]-ATP, который связан с применением вредных радиоактивных реагентов и образованием радиоактивных отходов.

Также были разработаны методы на основе антител и некоторые синтетические химические сенсоры для специфичной детекции pTyr в скрининге ингибиторов киназ. Однако эти методы не являются экономически эффективными.

Группа исследователей под руководством профессора Цин Гуаньяня из Даляньского института химической физики (DICP) Китайской академии наук разработала новый подход, основанный на платформе функциональных ионных наноканалов, для специфичного детектирования фосфорилирования тирозина.

Результаты были опубликованы в Journal of the American Chemical Society 7 сентября.

Имитируя множественные взаимодействия гуанидиниевых групп из остатков аргинина с фосфорилированным остатком в белках, исследователи создали функциональный полимер, несущий множество гуанидиниевых групп, для модификации подложки ионного наноканала, и разработали функциональное наноканальное устройство.

Полимер может распознавать фосфорилированный пептид (PP) через связывание гуанидиниевой группы с фосфатной группой в PP и усиливать это распознавание до конформационного изменения самого полимера. Далее, это конформационное изменение преобразуется в изменение ионного потока через наноканал по принципу "ВЫКЛ-ВКЛ", что в итоге позволяет детектировать PP по изменению ионного тока.

Специфичное распознавание пептида pTyr на фоне его аналогов — пептидов pSer и pThr — было достигнуто путём создания простой нанофлюидной логической схемы, когда в качестве конкурентного связывающего элемента вводился Ca²⁺.

Важно, что отличная способность к детекции pTyr позволяет использовать функциональные наноканалы для мониторинга в реальном времени процесса фосфорилирования тирозина киназой на пептидном субстрате, даже в сложных условиях. Концептуальное исследование по мониторингу активности киназы демонстрирует его потенциал для скрининга ингибиторов киназ.