Срочные новости раздела
Структурная протеомика укажет путь к лечению нейродегенеративных болезней

Структурная протеомика укажет путь к лечению нейродегенеративных болезней

Двое учёных из Сколтеха и Университета Макгилла опубликовали обзор структурной протеомики, области исследований на стыке химии белкa и масс-спектрометрии, — так называется метод анализа химического состава вещества по точной массе. В конечном итоге структурная протеомика проясняет детальную структуру белков и помогает таким образом понять на молекулярном уровне патологические процессы в основе, например, болезни Альцгеймера и предсказывать перспективные лекарственные соединения быстрее и эффективнее.

© Evgeniy V. PetrotchenkoEvgeniy V. Petrotchenko

В структурной протеомике исследуют структуру взаимодействующих белков и их участки (сайты), которые взаимодействуют с лекарственными молекулами или другими белками, в том числе антителами. При этом дополняющие друг друга структурные данные получают совмещая разные методы: модификацию поверхности, ограниченный протеолиз, водородно-дейтериевый обмен, перекрёстное сшивание.

Соавтор исследования, визит-профессор Сколтеха Кристоф Борхерс приводит пример значимого для медицины белок-белкового взаимодействия: «Бывает, что белки слипаются и образуют поперечные связи, и такая ситуация может быть нездоровой. Например, считается, что этот механизм стоит за некоторыми видами рака».

Другой аспект структурной протеомики связан с определением не просто сайтов некоторого белка, а ещё и того, как на них влияет изменение так называемой конформации, то есть пространственной конфигурации молекулы. Дело в том, что белок может, не меняя своего химического состава, складываться в разные формы — при этом доступные для других белков или лекарств сайты оказываются скрыты или, наоборот, обнажаются.

«Допустим, у человека по той или иной причине имеет место „нездоровое“ изменение конформации некоторого белка. Этот белок может вступить в неконтролируемое взаимодействие, и вот уже происходит его агрегация и образуется бляшка. Примерно так происходит при болезнях Альцгеймера и Паркинсона. Чтобы с этим бороться, нам нужно понимать патологическое изменение конформации и структуру образующегося из-за него агрегата», — поясняет Борхерс.

«Искусственный интеллект играет здесь здесь очень большую роль. Да, он не может объяснить всё, но его потенциал огромен. В частности, можно сильно углубить понимание изменений конформации и их роли в нейродегенеративных заболеваниях за счёт синтеза химии белков, молекулярного моделирования и ИИ», — добавляет соавтор исследования Евгений Петроченко, называя это направление, быть может, самым многообещающим приложением структурной протеомики.

«Средняя продолжительность жизни, конечно, растёт, но кончается всё или нейродегенеративными, или сердечно-сосудистыми, или онкологическими заболеваниями», — подчёркивает Борхерс, причём в случае с раком, по его словам, 90% новых лекарств — это антитела, а структурная протеомика применима в том числе к взаимодействиям «белок — антитело».

«Мы работаем в очень захватывающей области, — продолжает учёный. — Ей уже почти 30 лет, и за это время достигнут большой прогресс по части разработки программного обеспечения для расшифровки динамических изменений, которые ускользают от традиционных методов структурного анализа, таких как рентгеновская кристаллография, ядерный магнитный резонанс и электронная микроскопия. Разработаны дополняющие друг друга подходы: анализ перекрёстного сшивания, водородно-дейтериевый обмен и т. д.».

Важная отличительная черта структурной протеомики — масштаб взаимодействий, которые поддаются анализу. Скажем, нужно охарактеризовать механизм действия некоторой лекарственной молекулы: где конкретно она воздействует на белок-мишень? (А именно белки являются мишенью у подавляющего большинства лекарств.) Функция белка определяется его структурой, а структурная протеомика позволяет описать структуру не просто отдельного белка, а многих, вовлечённых в одновременное взаимодействие. «Мы видим сотни белок-белковых взаимодействий сразу. Мы наблюдаем целую белковую сеть — другим методам такое не под силу, — поясняет Борхерс. — А ведь это как оркестр: не стоит концентрироваться на каком-то одном инструменте».

Структурная протеомика входит в число областей исследований, которые активно развиваются в Сколтехе. В ноябре институт провёл X Симпозиум по структурной протеомике — ежегодную международную онлайн-конференцию, организованную авторами освещённой в этом материале статьи Кристофом Борхерсом и Евгением Петроченко, а также профессором Сколтеха Евгением Николаевым.

Статья опубликована в журнале Chemical Reviews Источник: skoltech.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

На протяжении десятилетий палеонтологи спорили, были ли динозавры теплокровными, как современные млекопитающие и птицы, или хладнокровными, как современные рептилии. Знание этого позволило бы понять,
подробнее...

Биологи Московского университета выяснили, что активные формы кислорода контролируют прорастание пыльцы и оплодотворение цветковых растений. Такие молекулы крайне охотно окисляют различные
подробнее...

Ученые из Института динамики геосфер РАН и МФТИ разработали методику определения участков разломов, где формируются разрушительные землетрясения.                                             Поднятый
подробнее...

Ученые эксперимента ALICE на Большом Адроном Коллайдере произвели первые в истории науки прямые наблюдения за так называемым эффектом «конуса смерти», который представляет собой проявление теории
подробнее...

Исследовательская группа под руководством ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) описала возможный биологический механизм, связывающий два заболевания, при котором рак молочной
подробнее...

Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации,
подробнее...

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи,
подробнее...

Коллаборация исследователей при участии специалистов Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ представила новый способ борьбы с трудноизлечимой меланомой. Ученые обнаружили, что одна из форм
подробнее...

Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание
подробнее...

Исследователи из Бостонского колледжа (США) обнаружили новую частицу — так называемую аксиальную моду Хиггса. Материалы, содержащие эту частицу, могут служить квантовыми датчиками для оценки других
подробнее...

Палеонтологи изучили покровы хорошо сохранившегося экземпляра пситтакозавра и обнаружили у него пупочный рубец (фактически пупок), как у некоторых крокодилов и ящериц. Это первая находка пупка среди
подробнее...

Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит с эффектом обратной связи и исследовали его динамику. Сами кристаллы представляли собой магнонные конденсаты, сформированные в жидком
подробнее...

Команда ученых из ВШЭ, Сколтеха, МПГУ, МИСИС создала нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики, сопровождения и оценки эффективности лечения онкологических
подробнее...

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент
подробнее...

Сингапурские физики сообщили о первом успешном пленении нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке. Для этого они использовали их лазерное охлаждение с метастабильного состояния. В
подробнее...

Коллаборация MicroBooNE подвела итоги нескольких лет работы по проверке гипотезы о том, что причиной аномального сигнала детектора MiniBooNe стал избыток электронных нейтрино. Три разные группы
подробнее...

Ученые Института математических проблем биологии РАН (Пущино) провели компьютерное исследование структурных и физических свойств самоорганизующихся пептидных нанотрубок на основе дипептида
подробнее...

Научная группа из Сколтеха и Сеченовского университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных
подробнее...