Сотрудники биологического факультета МГУ и НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ разработали молекулярную модель комплекса нуклеосомной ДНК и белка, ответственного за ее восстановление – поли(АДФ-рибозо)полимеразы (ПАРП). Получение подобных сложных структур не представляется возможным с использованием традиционных методов кристаллографии, однако они крайне важны для понимания принципов взаимодействия белков репарации с ДНК, а также для разработки лекарственных средств, способных подавлять это взаимодействие. Исследование проводилось в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» и опубликована в журнале «Cells».
Ингибиторы поли(АДФ-рибоза)полимеразы (ПАРП) способны оказывать разнообразное воздействие, в том числе препятствовать прикреплению ПАРП к поврежденной ДНК или подавлять формирование сигнального полимера в активном центре, что важно для привлечения других белков репарации к месту повреждения. Прерывание связи ПАРП с ДНК представляется многообещающим подходом к созданию противоопухолевых лекарственных средств нового поколения. В Московском государственном университете разрабатываются такие препараты, для эффективного дизайна которых требуется высококачественная молекулярная модель, подробно отображающая межмолекулярные взаимодействия.
«В нашем распоряжении имеется современная технология экспериментального исследования связывания ПАРП с нуклеосомной ДНК (известная как spFRET микроскопия), позволяющая выявлять взаимодействие между отдельными молекулами» , – по словам доцента кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ Наталия Малюченко.
«Не всегда возможно правильно понять полученные результаты. В этом случае значительную помощь оказывает дополнительное применение молекулярного моделирования в рамках наших проектов», – добавляет сотрудник биологического факультета МГУ Ангелина Лобанова.
Для активации ПАРП требуется ее связывание с поврежденной ДНК. Использованные в проведенных исследованиях нуклеосомные частицы, являющиеся базовыми структурными единицами хроматина, позволили воссоздать механизм распознавания повреждений. В нашей лаборатории применяется комплекс методов (spFRET-микроскопия, вестерн-блоттинг и гель-шифт анализ) для получения надежной информации о взаимодействии ПАРП с ДНК и ингибиторами. Затем полученные данные нуждаются в качественной интерпретации, включая применение методов молекулярного моделирования. Это позволяет получить наиболее полное представление о взаимодействии белка, отвечающего за репарацию, с ДНК, и рассмотреть взаимодействующие компоненты на молекулярном уровне. С этой целью, с использованием методов докинга, была разработана модель комплекса ПАРП с нуклеосомой, которая позволяет анализировать взаимодействие отдельных атомов.
«Созданный комплекс поли(АДФ-рибоза)полимеразы (ПАРП) с ДНК представляет собой перспективную модель для поиска новых противоопухолевых препаратов, способных подавлять это взаимодействие. В настоящее время наша команда проводит исследования в этой области с целью разработки российского лекарственного средства на основе ингибитора ПАРП, и уже созданы начальные образцы» , – комментирует Дмитрий Нилов, ведущий научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ