Новые компьютерные белки-«зонды» могут проложить путь к ранней диагностике нейродегенеративных заболеваний

Исследователи из Итальянского технологического института (IIT) разработали in silico «молекулярные зонды», способные отслеживать поведение белка TDP-43, который ведет себя аномально при таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз (БАС) и лобно-височная деменция (ЛВД). Зонды можно использовать для изучения поведения целевого белка в клетке. Работа выполнена в сотрудничестве с Римским университетом Сапиенца, Центром геномной регуляции в Барселоне, Эдинбургским университетом и Королевским колледжем в Лондоне. Исследование опубликовано в Nature Communications.

Зонды, созданные группой «Системная биология РНК» IIT в Генуе, представляют собой компьютерно спроектированные молекулы РНК, которые связываются с белком TDP-43. Этот белок присутствует в многочисленных случаях БАС и ЛВД, где он агрегирует, образуя нерастворимые скопления в нервных клетках, нарушая их метаболизм и функцию.

Исследователи вдохновлялись естественным взаимодействием белка с молекулами РНК для создания молекулярных зондов — аптамеров, то есть молекул, «сшитых» под одну конкретную мишень. Их главная цель — получить новый подход для отслеживания агрегации белков, связанных с нейродегенерацией, на самых ранних этапах процесса.

«Используя наши собственные алгоритмы, мы разработали РНК-аптамеры, специфичные к TDP-43, и применили их вместе с передовыми методами микроскопии, чтобы проследить переход белка в агрегированные формы, — объясняет Джан Гаэтано Тарталья, руководитель лаборатории. — Мы можем идентифицировать агрегаты TDP-43 размером всего 10 нанометров, что, насколько нам известно, является наилучшим разрешением, достигнутым на сегодня при визуализации белковых агрегатов».

Эти аптамеры можно использовать для изучения на молекулярном уровне феномена аномальной агрегации белков, типичного для ряда нейродегенеративных заболеваний. Это открывает путь к разработке инструментов для ранней диагностики таких расстройств.

«Мы показали, что РНК-аптамеры также можно использовать для отслеживания TDP-43 в живых клетках и в реальном времени, обнаруживая все формы белка — от физиологической растворимой до нерастворимой, включая агрегаты промежуточных размеров, не обнаруживаемые стандартными подходами», — добавляет ведущий исследователь проекта Эльза Дзакко.