Новый метод позволяет изучать роль киназ в живых клетках

Химики из Лейденского университета разработали технику, которая позволяет определить роль киназ — группы белков — в живой клетке. Этот метод облегчает поиск новых мишеней для лекарств против таких заболеваний, как рак и ревматоидный артрит. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Потенциальные мишени для лекарств

Исследовательская группа профессора молекулярной физиологии Марио ван дер Стелта изучает белки, вовлеченные в развитие болезней, чтобы найти новые мишени для лекарств. В данной работе они сосредоточились на киназах — ферментах, которые включают или выключают другие белки. Кинезы участвуют в разнообразных процессах, таких как деление клеток, передача сигналов и метаболизм, и играют роль в широком спектре заболеваний, включая рак и воспалительные болезни.

«У человека известно более пятисот киназ, — говорит первый автор Том ван дер Вел. — Но лекарства, представленные на рынке, нацелены лишь на небольшой процент из них. Остальные киназы имеют потенциал в качестве новых мишеней». Однако сначала необходимо изучить их роль в организме. «Все они очень похожи, что затрудняет определение функции отдельной киназы. Наш новый метод может помочь в этом».

Хитрый трюк

Команда начала с изучения одной конкретной киназы — тирозинкиназы feline sarcoma oncogene, или FES. Исследователи придумали остроумный способ определить её роль.

С помощью технологии редактирования генов CRISPR-Cas учёные изменили одну из 3 миллиардов пар оснований в геноме человека, что привело к крошечной модификации белка FES. Ван дер Вел поясняет: «Таким образом мы заменили аминокислоту серин на цистеин в активном центре белка — месте, где происходят реакции. По сути, это замена одного атома кислорода на атом серы в белке, состоящем из более чем 13 000 атомов». Вновь введённый атом серы более реакционноспособен и послужил своего рода «крючком», к которому можно прикрепить химические инструменты.

Затем Ван дер Вел разработал флуоресцентную молекулу, которая специфически реагировала с этим «крючком», но не с исходным серином. Эта флуоресцентная метка стала «прожектором», позволяющим химикам увидеть, что именно делает FES в живой клетке. «Мы показали, что при инфекции FES участвует в "поедании" бактерий клетками иммунной системы, — говорит Ван дер Вел. — Более того, мы обнаружили, что FES активирует конкретный процесс в этих клетках, который также играет роль при раке и воспалительных заболеваниях, таких как ревматоидный артрит. Дальнейшие исследования должны показать, можно ли использовать инактивацию FES в качестве нового терапевтического подхода».

Ван дер Стелт подчёркивает, что технику можно применить и к другим киназам: «Это делает метод важным для валидации новых лекарственных мишеней при различных заболеваниях». Ван дер Вел объясняет почему: «Мы успешно применили тот же трюк к нескольким другим киназам, включая FER — киназу, очень похожую на FES. Разработка этого метода заняла у меня много времени, более четырёх лет. Но теперь другие учёные также смогут применять эту технику и, надеюсь, внести вклад в создание новых лекарств».