Ученые модифицируют функцию распространенных ферментов, "взламывая" генетику: прорыв для лечения рака

Исследователи используют Канадский источник синхротронного излучения (Canadian Light Source, CLS) в Университете Саскачевана, чтобы изучить, как можно модифицировать ферменты, встречающиеся во всех формах жизни — рибонуклеазы (RNases), — чтобы заставить их работать на нашу пользу. Эта технология может иметь широкий спектр применений: от улучшенных методов лечения рака и более эффективных фармацевтических препаратов до более эффективных и экологичных промышленных катализаторов.

Только в человеческом теле существует восемь активных рибонуклеаз. Эти ферменты секретируются множеством различных тканей и помогают управлять "сообщениями", исходящими от нашей ДНК. Эти ферменты практически идентичны по своей трехмерной архитектуре и молекулярному составу, но выполняют совершенно разные функции. Например, одни защищают нас от инфекций, а другие способствуют росту опухолей.

Профессор Николя Дусэ и его коллеги из Исследовательского центра биотехнологий и здоровья Армана-Фраппье Национального института научных исследований (INRS) изучают, как дифференцировать и модифицировать эти ферменты.

Ранее исследовательская группа обнаружила, что функцию рибонуклеазы можно определить по ее движениям на молекулярном уровне. Теперь они нашли способ их "взломать".

"Реконструировав эволюционного предка двух ферментов, мы смогли выяснить не только то, как происходили мутации, но и как они влияли на конкретные биологические функции в ходе эволюции, — сказал Дусэ. — Это дало нам инструмент для эффективного прогнозирования того, как преобразовать активность фермента".

Исследователям удалось модифицировать фермент так, чтобы он стал антибактериальным и токсичным для клеток (цитотоксичным). Эта работа была недавно опубликована в Journal of Biological Chemistry.

Использование пучковой линии CMCF в CLS позволило им анализировать ферменты и белки в атомном масштабе.

"Эта работа дает возможность лучше разрабатывать ингибиторы в контексте дизайна лекарств или фармацевтических применений, а также создавать или модифицировать биокатализаторы для целевых, специфических промышленных применений", — пояснил он.

Хотя эта область исследований все еще находится на ранней стадии, новое исследование Дусэ и его коллег показывает, что инженерия нашей генетики возможна и может привести к захватывающим достижениям в медицине и промышленности.