Новый химический инструмент раскрывает механизмы взаимодействия белков

Исследовательская группа под руководством профессора Сян Давида Ли из Научного отдела химии и Департамента химии Гонконгского университета разработала новый химический инструмент для изучения сетей белковых взаимодействий в клетках. Этот инструмент не только облегчает идентификацию партнеров по взаимодействию для конкретного белка в сложной клеточной среде, но и одновременно позволяет «визуализировать» эти белок-белковые взаимодействия. Результаты были недавно опубликованы в престижном научном журнале Molecular Cell.

В человеческом организме белки взаимодействуют друг с другом, совместно регулируя практически все биологические процессы — от экспрессии генов и передачи сигналов до иммунного ответа. Как следствие, нарушение белковых взаимодействий часто приводит к заболеваниям, таким как рак и болезнь Альцгеймера. В современной биологии важно всесторонне понимать сети белковых взаимодействий, что имеет значение для диагностики заболеваний и может способствовать разработке методов лечения.

Для анализа сложных белковых сетей необходимо ответить на два вопроса: «кто» и «как» связывается с белком. «Кто» относится к идентификации партнеров по взаимодействию, а «как» — к конкретным «связывающим областям», которые опосредуют эти взаимодействия. Ответить на эти вопросы сложно, так как белковые взаимодействия часто слишком нестабильны и мимолетны, чтобы их можно было обнаружить. Чтобы решить эту проблему, группа профессора Ли ранее разработала серию инструментов для «захвата» белок-белковых взаимодействий с помощью химической связи. Это возможно благодаря тому, что эти инструменты оснащены специальной «камерой», активируемой светом — группой диазирина, которая захватывает каждого партнера по связыванию при воздействии УФ-света. Затем взаимодействия можно исследовать и интерпретировать. К сожалению, «разрешение» этой «камеры» было относительно низким, что означало потерю ключевой информации о том, как белки взаимодействуют друг с другом. Для решения этой задачи группа профессора Ли разработала новый инструмент (названный ADdis-Cys), который имеет усовершенствованную «камеру» для улучшения «разрешения». Алкиновый «якорь», установленный рядом с диазирином, позволяет «приблизить» изображение, чтобы четко увидеть связывающие области белков. В сочетании с передовой масс-спектрометрией, ADdis-Cys является первым инструментом, который может одновременно идентифицировать партнеров по взаимодействию белка и точно определять их связывающие области.

В опубликованной статье лаборатории профессора Ли удалось всесторонне идентифицировать множество белковых взаимодействий — как известных, так и вновь обнаруженных — которые важны для регуляции основных клеточных процессов, таких как репликация ДНК, транскрипция генов и репарация повреждений ДНК. Что наиболее важно, лаборатория смогла использовать ADdis-Cys для выявления связывающих областей, опосредующих эти белковые взаимодействия. Этот инструмент может привести к разработке химических модуляторов, регулирующих белковые взаимодействия для лечения заболеваний человека. Как исследовательский инструмент, ADdis-Cys найдет широкое применение во многих областях, особенно в диагностике и терапии заболеваний.