Відкриття нового білка може кардинально змінити доставку протипухлинних препаратів

У сімействі бактерій, що мешкають у ґрунті та мікробіомі кишечника людини, виявлено раніше невідомий білок, який може допомогти в доставці ліків для лікування раку.

У роботі, опублікованій у журналі PNAS, дослідники з Королівського коледжу Лондона та Університету Вашингтона описують унікальну 3D-структуру цього білка, який наразі використовується для розробки систем доставки протипухлинних препаратів, здатних прицільно доставляти ліки до осередків пухлин.

Виявлений командою бактеріальний білок, який вони назвали BeeR, виконує функції, аналогічні актину — найпоширенішому білку в більшості людських клітин. У присутності хімічної речовини, що називається АТФ, молекули актину можуть з’єднуватися в довгі спіральні ланцюги, звані філаментами. Філаменти розташовуються в зовнішній мембрані клітин і виконують безліч важливих функцій, зокрема допомагають клітинам зберігати форму, ділитися і рухатися. Актин також може розщеплювати АТФ, що змушує філаменти розпадатися.

У бактерій є схожі на актин білки, які утворюють філаменти в присутності АТФ і допомагають контролювати форму та поділ клітин. Але під час вивчення BeeR дослідники виявили одну разючу відмінність від інших актиноподібних бактеріальних білків — його структуру.

Доктор Julien Bergeron (Жюльєн Бержерон), старший викладач Центру клітинної та молекулярної біофізики Randall при Королівському коледжі Лондона, який очолив дослідження, сказав: «Ми використовували дані метагеноміки — великого секвенування бактеріальних геномів з навколишнього середовища — для ідентифікації раніше невідомого актиноподібного білка в сімействі бактерій, відомому як Verrucomicrobiota. Використовуючи найсучасніші кріоелектронні мікроскопи, ми змогли визначити атомну структуру цього білка, показавши, що замість нитки він утворює жорстку трубку з порожниною в центрі.

Це разюче відрізняє його від актину або будь-якого іншого бактеріального аналога».

Доктор Бержерон вперше виявив цей білок, коли був постдокторантом у Медичній школі Вашингтонського університету в Сіетлі в лабораторії професора Justin Kollman (Джастіна Коллмана), провідного автора статті. Але в той час їм не вдалося розгадати структуру білка.

Перейшовши до Королівського університету і вивчивши білок за допомогою передових методів візуалізації, доктор Бержерон за допомогою членів лабораторної групи виявив, що за присутності АТФ BeeR збирається в три стійки, які утворюють порожнисту трубчасту структуру.

«На даний момент ми не знаємо функції BeeR. Проте ідентифікація актиноподібного білка, що формує трубчасту структуру, змінює наше уявлення про еволюцію цього найважливішого сімейства білків».

Доктор Жюльєн Бержерон, старший викладач Центру клітинної та молекулярної біофізики Рендалла при Королівському коледжі Лондона

Через свою компанію Prosemble доктор Бержерон працює над тим, щоб використовувати унікальну структуру порожнистих трубок білка BeeR для створення білкових наночастинок для адресної доставки протипухлинних препаратів у пухлинні вогнища. Наразі команда тестує цей підхід на доклінічних моделях раку молочної залози.

«Структури BeeR не тільки трубчасті, а й мають порожнину в центрі, яка досить велика, щоб вмістити молекули ліків. Оскільки ми можемо легко контролювати складання та розбирання трубки за допомогою АТФ, це дає нам простий метод доставки та вивільнення ліків у потрібному місці», — зазначає доктор Бержерон.