Новости химической науки > Новый подход для контроля работы ферментов в клетке

Новая методика сможет упростить задачу распознавания и ингибирования специфических ферментов в клетке, обеспечивая регулирование их активности простым включением и выключением света. Данный подход предоставляет исследователям новый инструмент, позволяющий изучать функции белков в естественном для них окружении живой клетки.

Сообщая о результатах нового исследования, Джейсон Чин (Jason W. Chin) и его соавторы из Кембриджа говорят, что им удалось добиться селективного ингибирования ферментов за счет ковалентного связывания низкомолекулярных ингибиторов к энзимам-мишеням. Исследователям удалось сделать это, используя методику, о которой они сообщали в ранних работах – она основана на применении генетической модификации, позволяющей клетке вырабатывать белки, содержащие ненатуральные аминокислоты, в составе которых есть напряженные алкеновые и алкиновые фрагменты. Такие белки могут быть быстро и специфично помечены с помощью производных тетразинов, реагирующих с напряженными химическими группами.

Ненатуральные аминокислоты реагируют с тетразиновым комплексом, что затем может приводить к ингибированию фермента. Затем облучение может менять конформацию линкера комплекса, «включая» и «выключая» ингибирование. (Рисунок из Nat. Chem. 2015, DOI: 10.1038/nchem.2253)

Исследователи из группы Чина смогли изменить эту стратегию введения меток, разработав подход биоортогонального связывания лигандов [bioorthogonal ligand tethering (BOLT)] и продемонстрировав возможность его применения для создания ингибитора, способного регулировать активность целевого фермента – этот подход к ингибированию получил название iBOLT.

Для применения подхода iBOLT исследователи методом генной инженерии внедрили в ферменты, вырабатываемые клеткой, алкин, после чего добавляли к культуре клеток коньюгат тетразин-ингибитор. В результате реакции алкина с тетразиновым фрагментом ингибитор оказывается в непосредственной близости от активного центра фермента, что может вызывать селективное или специфическое ингибирование.

Возможности метода iBOLT были показаны на примере ингибирования двух близких по структуре сигнальных ферментов – киназ MEK1 и MEK2 в клетках млекопитающих. Немаловажно и то, что эти ферменты вовлечены в сигнальную систему 30% опухолей у человека.

В статье, описывающей результаты работы группы Чина, также сообщается о системе photo-BOLT, основным структурным элементом которой является фотолитическая активация образования коньюгата тетразин-ингибитор, позволяющая осуществлять связывание с ингибитором и последующее ингибирование фермента просто, регулируя подачу света.

Как заявляет эксперт по управляемому контролю активности биологических мишеней Энтони Бишоп (Anthony C. Bishop), фактором, лимитирующим применение системы BOLT, является генетическая модификация организмов, позволяющая им вырабатывать ферменты с остатками ненатуральных полимеров, в то время как другие методы ингибирования ферментов-киназ требуют менее интенсивной работы с клетками. Однако, как он подчеркивает, система BOLT является первой системой, позволяющий «включать» и «выключать» ингибирование простым действием света определенной длиной волны, что очень интересно в плане ингибирования ферментов семейства MEK1.

Источник: Nat. Chem. 2015, DOI: 10.1038/nchem.2253

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #молекулярная биология