Ученые разработали технологию для идентификации отдельных полноразмерных белков человека

В исследовании, опубликованном в Nature Nanotechnology, ученые из Делфтского технического университета представили новую методику идентификации белков. Белки выполняют важнейшие функции в наших клетках и играют ключевую роль в таких заболеваниях, как рак и COVID-19. Исследователи идентифицируют белки, считывая их «отпечаток пальца» и сравнивая его с шаблонами из базы данных.

Новая технология позволяет идентифицировать отдельные, интактные, полноразмерные белки, сохраняя всю их информацию. Это может пролить свет на механизмы многих заболеваний и позволит проводить более раннюю диагностику.

Незавершенный проект IKEA

Современные ученые используют для идентификации белков метод масс-спектрометрии. Самый распространенный подход — «снизу вверх»: полноразмерные белки разрезаются на меньшие фрагменты (пептиды), которые затем анализируются масс-спектрометром. На основе данных об этих фрагментах компьютер реконструирует белок.

Это похоже на сборку мебели IKEA, где всегда остаются запасные части, назначение которых неясно. Но в случае белков эти «запасные части» могут содержать ценную информацию, например, о наличии у белка вредоносной структуры, вызывающей болезнь.

Белковый «отпечаток пальца»

Для идентификации белка не нужно знать все его аминокислоты. Достаточно получить достаточно информации, чтобы идентифицировать белок с помощью базы данных, подобно тому, как полиция устанавливает личность подозреваемого по отпечатку пальца.

Каждый белок имеет уникальный «отпечаток». Для его создания достаточно знать положение лишь нескольких аминокислот из всего состава белка.

Поиск белков в стоге сена

Определить эти аминокислоты можно с помощью молекул, которые светятся под микроскопом и присоединены к небольшим фрагментам ДНК, специфично связывающимся с определенной аминокислотой. Это позволяет быстро и с высокой точностью определить положение аминокислоты.

Чувствительность этой новой техники, названной FRET X, выше, чем у традиционных методов, таких как масс-спектрометрия. Она позволяет обнаруживать гораздо более низкие концентрации белков в смеси множества других биомолекул, требуя лишь крошечного количества образца. Это важно для проведения измерений в образцах пациентов.

В исследовании показано, что с помощью метода можно обнаружить небольшие количества белков, характерных для болезни Паркинсона или инфекции COVID-19. Технология фокусируется на идентификации интактных и отдельных белков в сложной смеси.

На пути к ранней диагностике заболеваний

Исследование многообещающе, но требует дальнейшей разработки. Исследовательская группа уже обсудила технологию с клиническими лабораториями и представителями биофармацевтической отрасли, которые видят ее прорывной потенциал.

Ученые также работают над запуском стартапа для разработки FRET X в платформу для высокочувствительного обнаружения белков. Эта платформа сможет диагностировать заболевания на самых ранних стадиях, повышая эффективность потенциального лечения.