Открытие нового белка может кардинально изменить доставку противоопухолевых препаратов

В семействе бактерий, обитающих в почве и микробиоме кишечника человека, обнаружен ранее неизвестный белок, который может помочь в доставке лекарств для лечения рака.

В работе, опубликованной в журнале PNAS, исследователи из Королевского колледжа Лондона и Университета Вашингтона описывают уникальную 3D-структуру этого белка, который в настоящее время используется для разработки систем доставки противоопухолевых препаратов, способных прицельно доставлять лекарства к местам опухолей.

Выявленный командой бактериальный белок, который они назвали BeeR, выполняет функции, аналогичные актину — самому распространенному белку в большинстве человеческих клеток. В присутствии химического вещества, называемого АТФ, молекулы актина могут соединяться в длинные спиральные цепи, называемые филаментами. Филаменты располагаются в наружной мембране клеток и выполняют множество важных функций, в том числе помогают клеткам сохранять форму, делиться и двигаться. Актин также может расщеплять АТФ, что заставляет филаменты распадаться.

У бактерий есть похожие на актин белки, которые образуют филаменты в присутствии АТФ и помогают контролировать форму и деление клеток. Но при изучении BeeR исследователи обнаружили одно поразительное отличие от других актиноподобных бактериальных белков — его структуру.

Доктор Julien Bergeron (Жюльен Бержерон), старший преподаватель Центра клеточной и молекулярной биофизики Randall при Королевском колледже Лондона, возглавивший исследование, сказал: «Мы использовали данные метагеномики — обширного секвенирования бактериальных геномов из окружающей среды — для идентификации ранее неизвестного актиноподобного белка в семействе бактерий, известном как Verrucomicrobiota. Используя самые современные криоэлектронные микроскопы, мы смогли определить атомную структуру этого белка, показав, что вместо нити он образует жесткую трубку с полостью в центре.

Это разительно отличает его от актина или любого другого бактериального аналога».

Доктор Бержерон впервые обнаружил этот белок, когда был постдокторантом в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сиэтле в лаборатории профессора Justin Kollman (Джастина Коллмана), ведущего автора статьи. Но в то время им не удалось разгадать структуру белка.

Перейдя в Королевский университет и изучив белок с помощью передовых методов визуализации, доктор Бержерон с помощью членов лабораторной группы обнаружил, что в присутствии АТФ BeeR собирается в три стойки, которые образуют полую трубчатую структуру.

«На данный момент мы не знаем функции BeeR. Тем не менее, идентификация актиноподобного белка, формирующего трубчатую структуру, меняет наше представление об эволюции этого важнейшего семейства белков».

Доктор Жюльен Бержерон, старший преподаватель Центра клеточной и молекулярной биофизики Рэндалла при Королевском колледже Лондона

Через свою компанию Prosemble доктор Бержерон работает над тем, чтобы использовать уникальную структуру полых трубок белка BeeR для создания белковых наночастиц для адресной доставки противоопухолевых препаратов в опухолевые очаги. В настоящее время команда тестирует этот подход на доклинических моделях рака молочной железы.

«Структуры BeeR не только трубчатые, но и имеют полость в центре, которая достаточно велика, чтобы вместить молекулы лекарств. Поскольку мы можем легко контролировать сборку и разборку трубки с помощью АТФ, это дает нам простой метод доставки и высвобождения лекарств в нужном месте», — отмечает доктор Бержерон.