Эволюционный метод перепрограммирования протеаз

Группа исследователей из нескольких учреждений США разработала эволюционный метод перепрограммирования протеаз. В статье, опубликованной в журнале Science, они описывают принцип работы метода и результаты его тестирования. Пал Стенмарк из Стокгольмского университета в сопроводительной статье в том же выпуске журнала отмечает, что эта работа может быть применена в исследованиях по реинжинирингу ботокса.

Протеазы — это ферменты, расщепляющие белки и пептиды. Часто они разрезают белки в определённых местах в рамках естественных процессов в организме. Учёные давно ищут способы запрограммировать протеазы на разрезание белков заданным образом, что позволило бы создать множество новых методов терапии и биотехнологий.

В новой работе исследователи использовали эволюционный подход. Они создали вариант фаг-ассистированного процесса, основанного на эволюции, который позволил одновременно проводить позитивный и негативный отбор определённой активности протеаз. Метод объединил свойства домена протеазы с инфекционностью бактериофага, после чего протеаза эволюционировала в течение нескольких поколений до появления нужных характеристик.

Работа велась с ботулиническими нейротоксинами, которые известны как своей токсичностью (ботулизм), так и терапевтическим применением (Ботокс для лечения мигрени и в косметологии). Разработанный метод позволил сначала распознать нужные субстраты, а затем отбирать их в ходе эволюционного процесса, одновременно отсеивая другие.

Исследователи перепрограммировали протеазу так, чтобы она разрезала один из субстратов ботулинического нейротоксина типа E заданным образом. Также они показали, что метод можно использовать для создания протеаз с совершенно новыми субстратами.

Как отмечает Стенмарк, эта работа может оказать серьёзное влияние на медицинские исследования. Перепрограммирование протеаз по запросу может, например, привести к расщеплению белков, участвующих в восприятии боли.