Ученые из Сколтеха, МФТИ и Университета Южной Калифорнии разработали новый метод для дизайна термостабильных рецепторов, связанных с G-белками. Такие рецепторы очень полезны при создании новых лекарств. С помощью метода уже удалось получить структуры нескольких важных рецепторов человека.
Обзор на новый метод опубликован в престижном научном журнале Current Opinion on Structural Biology.
Рецепторы — это молекулы, способные улавливать и передавать сигнал, ключевые игроки в регуляции работы организма. Рецепторы, сопряженные с G-белками (GPCR), — одно из самых известных белковых семейств у человека, принимающее участие в процессах зрения, обоняния, иммунного ответа и мозговой деятельности.
Поэтому GPCR — одни из основных мишеней для лекарственных препаратов. Но чтобы использовать рецептор в качестве мишени, нужно иметь очень хорошее представление о его строении. Это можно сравнить с изготовлением ключа: как не получится сделать хороший ключ, не осмотрев замочную скважину, так не получится и создать нужное лекарство, не исследовав соответствующий рецептор.
Но изучать рецепторы куда сложнее, чем ключи с замками: в искусственных условиях извлеченный из мембраны клетки рецептор обычно крайне нестабилен. На помощь приходят вычислительные методы, позволяющие точно предсказывать уязвимые участки в рецепторе и то, как их нужно изменить, чтобы повысить его стабильность.
«Структурные исследования рецепторов GPCR имеют большую научную и прикладную значимость — эти белки являются мишенью для примерно 30-40% лекарственных препаратов. В нашем методе используются несколько подходов, включая машинное обучение, молекулярное моделирование и биоинформатический анализ, разработанные с учетом особенностей рецепторов GPCR.
Комплементарность используемых подходов позволяет эффективно предсказать, какие минимальные изменения можно внести в рецептор для повышения его стабильности, тем самым способствуя получению его молекулярной структуры», — рассказывает профессор Центра Сколтеха по научным и инженерным вычислительным технологиям для задач с большими массивами данных Петр Попов.
C помощью метода, разработанного учеными из Сколтеха, МФТИ и Университета Южной Калифорнии, удалось получить структуры четырех важных рецепторов человека. Среди них — каннабиноидный рецептор, участвующий в передаче сигнала в головном мозге и восприятии боли, и простогландиновый рецептор, связанный с воспалительными процессами в организме человека.
Результаты исследований опубликованы в топовых научных журналах Cell и Nature Chemical Biology.
