Белки, которые чинят (почти) всё

Белки — это молекулы, которые заставляют тело работать. Но когда эти супер-вещества ошибаются, возникают такие болезни, как рак или болезнь Альцгеймера.

Что такое белок?

Все белки состоят из аминокислот, которые образуют цепь, сворачивающуюся в определённую структуру. В организме они выполняют множество различных функций.

Большие скачки в исследовании белков

После расшифровки генома человека выяснилось, что около 21 000 генов производят белки. Каждый ген может производить несколько версий одного белка — всего около 90 000 вариантов. Кроме того, белки могут меняться уже после создания (посттрансляционные модификации), что влияет на их функцию, стабильность и взаимодействие.

Янне Лехтие, профессор протеомики: «Мы можем представить, что сливы с одного дерева по-разному используются в пироге и в мясном блюде. Так же ген может производить варианты белков с разными "аксессуарами" и функциями».

Протеомика: изучение всей белковой картины

Протеомика изучает весь набор белков в клетке или типе ткани. Исследователи создают референсные протеомы для здоровых клеток, чтобы сравнивать их с белковой картиной в больных клетках.

Пример с раком: Группа Янне Лехтие изучает HER2-положительный рак молочной железы. Существуют препараты, блокирующие белок HER2, но у некоторых пациентов болезнь возвращается. Исследование 150 пациентов показало, что у тех, кто страдает рецидивом, в раковых клетках есть аномалии и в других белках, которые можно было бы лечить уже одобренными препаратами. Это открывает путь к персонализированной терапии «коктейлем» из лекарств.

Белки-мишени для многих видов рака

Некоторые белки играют роль во многих типах рака. Один из них — p53, «хранитель генома». Он следит за целостностью ДНК и при повреждениях останавливает деление клетки. До 60% всех опухолей имеют мутации, затрагивающие p53.

Майкл Ландре, доцент: «Раковая клетка имеет ряд дефектов, но изменение p53 — это дефект, который делает все остальные дефекты несущественными».

Белок MYC, другой частый участник онкологических процессов, «захватывает» клетку, заставляя её безудержно производить белки. Оба этих белка не имеют чёткой структуры, что делает их сложными мишенями для лекарств. Исследователи используют масс-спектрометрию, чтобы изучать, как такие белки взаимодействуют с другими молекулами, и найти способы обезвредить их.

Неисправный белок при болезни Альцгеймера

При болезни Альцгеймера вред наносит пептид бета-амилоид, который неправильно сворачивается. Он образует прочные фибриллы и бляшки. Однако, основной вред, вероятно, наносят не конечные структуры, а промежуточные формы — олигомеры и протофибриллы.

Аксель Абеляйн, биофизик: «Похоже, что сам процесс формирования фибрилл связан с чем-то токсичным и вредным для нейронов».

Исследователи изучают белки-шапероны, которые помогают правильному сворачиванию. В экспериментах в пробирке шаперон BRICHOS замедлял образование фибрилл. Инъекции этого белка мышам с моделью болезни Альцгеймера помогали сохранить когнитивные функции, например, рабочую память.

Аксель Абеляйн: «Наша цель — заложить основы для нового лекарства, и этот белок-шаперон — наш кандидат».