Новая технология, разработанная в Университете Торонто, выявляет биохимические процессы, ответственные за такие заболевания, как муковисцидоз, и однажды может проложить путь для фармацевтических применений.
В исследовании, опубликованном в выпуске Molecular Cell от 13 апреля, описывается, как исследователи из Университета Ти и Джона Хопкинса разработали устройство для проверки белков, которые играют важную роль в здоровье и болезнях человека.
Технология iMYTH (или интегрированная мембранная дрожжевая двухгибридная система) сканирует клетки для обнаружения белков, которые взаимодействуют с ключевыми белками, называемыми переносчиками АТФ-связывающей кассеты (ABC) – белками, которые при нарушении могут вызывать заболевание. Одним из наиболее известных переносчиков ABC является регулятор трансмембранной проводимости при муковисцидозе (CFTR), который при отключении в результате мутации вызывает кистозный фиброз, наследственное заболевание, которое приводит к прогрессирующей инвалидности и ранней смерти. Другой важный белок ABC – это белок множественной лекарственной устойчивости (MRP), который обычно удаляет метаболиты лекарств и токсины из клеток нашего организма, но при чрезмерном усердии может способствовать лекарственной устойчивости опухолей, тем самым препятствуя химиотерапии.
"Все клетки нашего тела содержат переносчики, которые находятся в клеточных мембранах и действуют как «привратники», позволяя проникать в клетку определенным веществам, например, питательным, и способствуя экспорту других веществ, таких как токсины, из клетки," говорит профессор Игорь Стаглир, кафедра медицинской генетики и кафедра биохимии Университета Торонто и ведущий автор исследования. "Когда функция этих транспортеров нарушена, может возникнуть болезнь. Это устройство дает нам представление о том, какие белки мешают этому процессу."
iMYTH работает, сканируя клетки, чтобы выявить белки, которые подходят для транспортеров, единственная система скрининга, достаточно сложная для работы с хрупкими мембранными белками. Проще говоря, если два белка взаимодействуют в iMYTH, они окрашивают дрожжевые клетки в синий цвет. "Подобно замку и ключу, если два белка взаимодействуют друг с другом, можно с уверенностью предположить, что они участвуют или регулируют один и тот же клеточный процесс," объясняет Stagljar. "Выявление новых взаимодействий для переносчиков ABC может выявить непредвиденные аспекты того, как эти переносчики функционируют, и помочь исследователям получить подсказки для борьбы с болезнями и лекарственной устойчивостью."
Используя iMYTH, лаборатория Stagljar идентифицировала шесть белков, которые взаимодействуют и предположительно связываются с ABC-транспортером Ycf1p, дрожжевой версией человеческих белков CFTR и MRP. Эти недавно открытые белковые взаимодействия представляют собой новые потенциальные фармацевтические мишени. Посредством серии биохимических и генетических тестов исследователи обнаружили, что один из этих взаимодействующих веществ, Tus1p, регулирует функцию транспортера Ycf1p совершенно новым способом, стимулируя его способность выводить токсины из клетки.
"Чем больше мы узнаем о мембранных белках, тем лучше мы сможем использовать эти знания для фармакологических и клинических применений," Stagljar говорит. "Мы работаем, собирая вместе биохимические процессы по частям, как пазл. Надеемся, что скоро у нас будет полная картина того, сколько других заболеваний, таких как рак груди, болезни сердца, артрит и шизофрения, вызваны мутациями в различных белках мембран человека."
Источник: Университет Торонто