Новый лазерный метод открывает возможности для разработки лекарств
Новый лазерный метод способен измерять взаимодействия между белками клеточной мембраны и другими биологическими молекулами. Эти сложнейшие измерения могут помочь в процессе разработки лекарств.
Учёные оценивают, что около 30% из примерно 7000 белков человеческой клетки находятся в её мембране. Эти мембранные белки инициируют 60–70% сигналов, контролирующих работу молекулярных механизмов клетки. В результате, около половины лекарств на рынке нацелены именно на мембранные белки.
Несмотря на важность, их сложно изучать. Отдельные мембранные белки крайне трудно очистить, поэтому о них мало структурной информации. Кроме того, существующие методы измерения их активности имеют серьёзные ограничения: большинство из них удаляют мембраны из их естественной среды или модифицируют их (например, присоединяя флуоресцентные метки).
«Эти модификации не только дороги и требуют много времени, но и могут непредсказуемо влиять на функцию целевой мембраны», — отмечает профессор химии Дэррил Борнхоп, разработавший новый метод.
В статье, опубликованной 13 марта в журнале Nature Biotechnology, группа Борнхопа и их коллеги из The Scripps Research Institute сообщают, что лазерный метод backscattering interferometry (BSI) может точно измерить силу связывания мембранных белков с различными молекулами в естественной среде.
«Это мощный инструмент и крупный прорыв в измерении взаимодействий мембранных белков», — сказал Лоуренс Марнетт, директор Vanderbilt Institute of Chemical Biology.
Как работает метод
BSI обманчиво прост. Он измеряет силу связывания двух молекул, смешанных в микроскопической камере с жидкостью, путём пропускания через неё красного лазера (как в сканерах штрих-кода). При правильной геометрии камеры лазер создаёт интерференционную картину, очень чувствительную к поведению молекул. Например, если молекулы начинают связываться, картина смещается.
В исследовании учёные создали синтетические мембраны, содержащие белок GM1 — основную мишень для связывания холерного токсина при проникновении в клетку. При смешивании этих мембран с холерным токсином B метод BSI показал силу связывания, согласующуюся с данными других методов.
Аналогичные валидационные тесты были успешно проведены с естественными мембранами и тремя мембранными белками:
- один ассоциирован с раком груди,
- другой — с болью и воспалением,
- третий — нейромедиатор GABA, связанный с релаксацией, сном и регуляцией тревоги.
Во всех случаях измерения BSI совпали со значениями, полученными другими методами.
Патенты и коммерциализация
Университет Вандербильта подал и получил три патента на процесс, а также имеет несколько ожидающих рассмотрения.
Университет выдал эксклюзивную лицензию на разработку технологии компании Molecular Sensing, Inc. Дэррил Борнхоп является одним из основателей стартапа и его главным научным сотрудником.