Иммунный белок C4BP может стать транспортером для лекарств

Белок C4BP по своей пространственной форме напоминает паука с восемью "лапами". Структура "тела паука" недавно была детально описана исследователями из Центра исследования инфекций имени Гельмгольца (HZI) в Брауншвайге и Технического университета Дармштадта. Это наводит ученых на нестандартные идеи — белок потенциально подходит в качестве каркаса для транспорта действующих фармацевтических веществ, особенно биомолекул. Результаты опубликованы в текущем выпуске международного журнала Journal of Molecular Biology.

Система комплемента — часть врожденного иммунитета человека: более шестидесяти различных белков формируют один из первых ответов на вторжение патогенов. Один из них — C4b-связывающий белок (C4BP). Он участвует в иммунной защите от бактерий в крови. Как именно белок выполняет свою функцию или взаимодействует с другими молекулами, ученые могут предсказать, только определив его пространственную структуру. Структурные биологи исследуют очищенное вещество с помощью рентгеновских установок и воссоздают его 3D-модель на компьютере.

В случае C4BP они обнаружили, что у него восемь "лап", что делает его отчасти похожим на паука. Семь "лап" идентичны (альфа-цепи), а восьмая (бета-цепь) отличается от остальных. "Тело паука", которое удерживает эти боковые цепи вместе, называется олигомеризационным доменом. Его структура особенно интересовала исследователей, поскольку она определяет пространственную ориентацию "лап".

Новая структура допускает два возможных варианта. "Однако один из этих двух вариантов более вероятен, потому что он гораздо стабильнее", — говорит Томас Хофмайер, аспирант Института органической химии и биохимии ТУ Дармштадта и первый автор публикации. C4BP очень стабилен: "Даже кипячение не способно разрушить его форму", — объясняет другой первый автор, д-р Стефан Шмельц из отдела молекулярной структурной биологии HZI. Обычно человеческие белки остаются стабильными до ~40°C. Более высокие температуры в организме не встречаются, но стабильность C4BP имеет иную цель: "Как и все компоненты системы комплемента, C4b-связывающий белок присутствует в плазме крови. Белки подвергаются огромным силам сдвига в кровотоке", — поясняет д-р Андреа Скрима, руководитель младшей исследовательской группы "Структурная биология аутофагии" в HZI. Поэтому белку необходима высокая стабильность, чтобы выдерживать эти силы.

Исследователи хотят использовать пространственную структуру. Их открытия облегчили биохимический синтез молекулы. В процессе воспроизведения в пробирке ученые могут целенаправленно вносить изменения: "Вместо семи альфа-цепей мы могли бы внедрить другие биомолекулы", — утверждает проф. Харальд Колмар, руководитель рабочей группы прикладной биохимии в Институте органической химии и биохимии ТУ Дармштадта. "Мы можем использовать олигомеризационный домен в качестве каркаса, чтобы "декорировать" его молекулами лекарств". Например, это могут быть вакцины. Семь в одном, благодаря семикратной способности связывания. В таком "собранном" виде больше активного вещества может достичь своей цели. Дозировку можно снизить, но иммунная система все равно будет значительно стимулирована. "Таким образом, в будущем можно будет избежать дефицита в поставках вакцин и снизить побочные эффекты", — говорит Колмар.