Ученые из Университета Бата разработали новый инструмент, вдохновленный природой, который поможет исследователям разрабатывать новые методы лечения лекарств более чистым, экологичным и экономически эффективным способом. Медикаментозное лечение часто действует путем связывания с белками, которые играют роль в заболевании, тем самым подавляя их функцию. Эта процедура может облегчить симптомы или непосредственно вылечить заболевание.
Традиционным низкомолекулярным лекарствам часто бывает трудно нарушить взаимодействие между белками, и фармацевтическая промышленность изучает возможность использования небольших белков, называемых «пептидами». Эти пептиды действуют аналогичным образом, обеспечивая потенциально более эффективный способ блокировать эти взаимодействия.
Однако из пептидов и белков часто не получаются хорошие лекарства, поскольку их трехмерные структуры могут разрушаться, чувствительны к высоким температурам и с трудом проникают в клетки человека, где существует множество интересных, но сложных мишеней для лекарств.
Теперь ученые из Университета Бата разработали способ обойти эту проблему: обычно белки и пептидные цепи имеют начальную и конечную точку — соединяя эти свободные концы вместе, можно создавать очень жесткие «кольцеобразные» белки и пептидные цепи, что повышает термостойкость и химическую стабильность, а также позволяет им легче проникать в клетки.
Они извлекли фермент под названием OaAEP1 из Oldenlandia affinis, маленького фиолетового цветка, растущего в тропиках, модифицировали его, а затем перенесли в бактериальные клетки. Эти бактериальные культуры могут производить большие количества белка по мере роста, соединяя при этом два конца всего за один этап.
Растения могут завершить этот процесс естественным путем, но он медленный и дает низкие урожаи. В качестве альтернативы циклизацию можно провести химическим путем, выделив фермент и смешав несколько реагентов в пробирке, но это требует нескольких этапов и использования токсичных химических растворителей. Помещение всего процесса в бактериальную систему увеличивает урожайность, использует более устойчивые и биобезопасные реагенты и требует меньше шагов. Поэтому этот метод проще и дешевле.
Чтобы продемонстрировать этот подход, ученые применили бактериальную технологию OaAEP1 к белку под названием DHFR и обнаружили, что соединение его головного и хвостового концов делает его более устойчивым к изменениям температуры, сохраняя при этом нормальную функциональность.
Профессор Джоди Мейсон с факультета наук о жизни в Университете Бата сказал: «Белки и пептиды часто весьма чувствительны к теплу, но циклизация делает их сильнее. Растения Альденланда естественным образом вырабатывают кольцеобразные белки как часть защитного механизма для отпугивания хищников. Поэтому мы использовали сверхспособности этого цветка, создав OaAEP1 и объединив его с существующей технологией производства бактериального белка, чтобы создать очень мощный инструмент, который поможет индустрии разработки лекарств».
Доктор Саймон Танг, младший научный сотрудник факультета наук о жизни Университета Бата, сказал: «Белки и пептиды являются очень многообещающими кандидатами на лекарства, но важным узким местом в разработке новых методов лечения является то, как производить достаточное количество белков и пептидов для пациентов, чтобы их можно было использовать без астрономических затрат. Наш новый процесс позволяет бактериям выполнять всю работу и, следовательно, является более чистым и экологически чистым, с меньшим количеством этапов и более простыми операциями. Мы очень воодушевлены потенциальным применением этой технологии не только в фармацевтической промышленности, но и в других отраслях, таких как пищевая промышленность, производство моющих средств, биотехнологии и производство биоэнергии».