Усиление сигнала выявило сотни скрытых партнеров для связывания с рецептором белка крови

Концентрация более тысячи различных гликопротеинов в крови варьируется в широких пределах: 10 наиболее распространенных составляют 90% от общей массы. Поиск белка, не входящего в эту десятку, подобен поиску Уолдо, если бы остался только один его образец во всей коллекции комиксов «Где Уолдо?».

Этот диапазон различий в концентрации белков называется динамическим диапазоном, что затрудняет идентификацию менее распространенных белков и их соответствующих рецепторов.

Ученые из Sanford Burnham Prebys и их коллеги из Scripps Research Institute опубликовали в Nature Communications стратегию выявления менее распространенных белков, которые связываются с рецептором-лектином, а именно с маннозным рецептором Mrc1 (также известным как CD206 и MMR). Этот подход позволил обнаружить сотни партнеров для связывания, которые в совокупности предсказывают роль Mrc1 в здоровье.

Чтобы усилить сигнал и преодолеть «шум» множества белков с разной концентрацией, исследователи использовали прототипический маннозосвязывающий лектин Concanavalin A (ConA) для обогащения тех белков крови, которые несут множественные маннозные связи.

«ConA и Mrc1 обладают одинаковыми свойствами связывания маннозных связей; однако Mrc1 недоступен в виде аналогичного активного рекомбинантного белка», — сказал Маянк Сарасват, доктор философии, старший научный сотрудник Sanford Burnham Prebys и соавтор исследования.

«Мы выделили белки, связывающиеся с ConA, из плазмы нормальных мышей и мышей, лишенных Mrc1», — сказал Сарасват. «Сравнение выявило повышенную чувствительность и селективность, позволив идентифицировать лиганды рецептора, поскольку они накапливаются в крови при отсутствии Mrc1».

Mrc1 поддерживает концентрацию различных критически важных белков плазмы крови в здоровом диапазоне. Он делает это, связываясь с белками, которые были посттрансляционно модифицированы маннозой (маннозилированные белки). Связывание маннозилированных белков с Mrc1 запускает эндоцитарный механизм клиренса, который ограничивает период полураспада и концентрацию лигандов Mrc1 в кровотоке.

После сравнения белков в кровотоке нормальных мышей и мышей без Mrc1 команда обнаружила, что концентрация 244 маннозилированных белков плазмы удвоилась или более по сравнению с нормой из-за того, что Mrc1 больше не контролировал их уровень.

Ученые затем детально изучили вновь идентифицированные лиганды. Они использовали биоинформатику для анализа и классификации этих сотен белков по их функциям.

«Мы заметили, что многие белки играют очень важные роли», — сказал Джейми Март, доктор философии, профессор Sanford Burnham Prebys, старший и ответственный автор статьи. «Например, ренин- и ангиотензинпревращающий ферменты являются основными регуляторами кровяного давления».

Исследователи углубились в изучение восьми таких белков, влияющих на кровяное давление, воспаление, функцию органов и сепсис.

«Мы наблюдали нарушение нормальной физиологии и функции, которое было полностью предсказуемо по идентичности накапливающихся маннозилированных белков, с дополнительным эффектом прогрессирования заболевания с хронологическим возрастом», — сказал Март.

В случае сепсиса мыши, лишенные Mrc1, погибали от этого состояния быстрее.

«Когда мы изучили образцы крови пациентов с сепсисом, мы обнаружили разницу в накапливающихся белках по сравнению с мышами с дефицитом Mrc1», — сказал Сарасват. «Однако при сравнении путей, контролируемых этими белками, половина из тех, что активированы при сепсисе у человека, также активировалась при дисфункции Mrc1».

«Чтобы понять роль гликозидных связей в здоровье и болезнях через изменение концентрации и активности гликопротеинов крови, нам нужно расшифровать этот новый язык, охватывающий гликозилирование белков, обнаруживать аномалии и определять, как эта система проявляется в организме, влияя на различные физиологические функции», — сказал Сарасват.