Новый метод нацеливания на неупорядоченные белки может открыть новую эру в медицине

Ученые открыли новый способ для разработки лекарств и диагностики, нацеливаясь на часть протеома (полного набора белков организма), ранее считавшуюся недоступной для лекарственной терапии — так называемые «неподдающиеся воздействию» мишени.

Белки — это «рабочие лошадки» организма и ключевые объекты для поиска лекарств. Когда в таких болезнях, как рак или диабет, что-то идет не так, это часто связано с неправильной работой одного или нескольких белков. Лекарства обычно связываются с определенными участками этих белков, чтобы блокировать вредные действия или усиливать полезные.

Ограничения традиционных подходов

Сейчас при поиске новых лекарств исследователи ищут белки со стабильной, неизменной структурой. Однако этот подход игнорирует белки с внутренне неупорядоченными областями (IDRs), которые составляют более 50% протеома. Эти белки не имеют фиксированной формы, что затрудняет создание лекарств, нацеленных на них. В результате наука может упускать огромный массив потенциально революционных новых лекарств.

Считается, что IDRs в белках играют ключевую роль в нормальных клеточных функциях, а также участвуют во многих болезненных процессах. Однако традиционные подходы к нацеливанию на эти гибкие области с помощью антител трудоемки и часто неэффективны.

Новая методика

В статье, опубликованной в Science, исследователи из лаборатории лауреата Нобелевской премии химика Дэвида Бейкера описывают новую методику под названием «logos». Эта система использует ИИ для создания новых молекул, способных связываться с этими сложными участками.

Как это работает? Вместо создания молекулы, которая пытается встроиться в «карман» постоянно меняющегося белка, связывающие молекулы, разработанные logos, сами являются карманами, в которые встраиваются мишени. Исследователям удалось разработать такие связывающие молекулы для 39 неструктурированных мишеней.

«Наш вычислительный конвейер проектирования позволяет создавать связывающие белки для произвольных неупорядоченных пептидов и белков, — пишут исследователи в статье. — Хотя нацеливание на неупорядоченные белки было серьезной проблемой для традиционных методов, мы показываем, что неупорядоченность является преимуществом: разработанный связывающий белок заставляет последовательность-мишень принять привилегированную конформацию, способную к связыванию».

Будущие возможности

Этот революционный подход означает, что гораздо больше белков могут стать мишенями для новых лекарств. Это может ускорить исследования болезней, где белки с IDRs играют значительную роль, включая рак и нейродегенеративные расстройства, такие как болезнь Альцгеймера.

Успех этой работы — еще одно доказательство того, что искусственный интеллект и вычислительный дизайн становятся необходимыми инструментами для решения, казалось бы, неразрешимых задач в биологии и медицине.