Біофабрика з виробництва циклічних пептидів допоможе в пошуку нових ліків
Група вчених з Великої Британії та США створила* в кишечній паличці генетичну бібліотеку, що містить більше мільйона унікальних циклічних лантіпептидів з великим фармакологічним потенціалом. Циклічність робить ці молекули стабільними та перспективними в якості інгібіторів білок-білкової взаємодії.
Автор роботи проводять скринінг отриманих пептидів та вже знайшли такий, що перешкоджає зв’язуванню вірусу імунодефіциту людини з лімфоцитами людини.
Більшість зусиль в сфері пошуку нових ліків сфокусовані на білок-білкових взаємодіях, які беруть участь в патогенезі захворювання. Переважно йдеться про взаємодії ферментів із субстратами по типу «ключ-замок», та інгібітори таких взаємодій шукають серед низькомолекулярних сполук. Проте, багато патологічних процесів не вписуються в цю модель: взаємодія між макромолекулами відбувається не точково, а досить великими «поверхнями», та не може бути попереджена невеличкими інгибиторами. З лінійними пептидами також виникають проблеми: вони гнучкі, як спагеті, тому в більшості випадків перебувають в конформації, яка не підходить для взаємодії. Циклічні пептиди більш стабільні та менш чутливі до клітинних ферментів, які намагаються «пообгризати» кінці лінійних пептидів. Тому в них більше шансів вдало приєднатися до мішені.
Читайте також: Смогут ли антимикробные пептиды заменить антибиотики?
Створення великої бібліотеки циклічних пептидів стало можливим завдяки ферменту лантіпептид-синтетазі ProcM, виділеному з океанічної бактерії. В натуральних умовах цей фермент створює для бактерії приблизно 30 різних циклічних пептидів.
Нагадаємо, що лантипептиди (лантибіотики) – це антимікробні пептиди бактеріального походження, які містять так тіоефірні амінокислоти як лантіонин та метилантіонин; утворюються такі пептиди шляхом пост трансляційної модифікації.
Дослідники вбудували ген лантіпептид-синтетази в геном кишечної палички, яка використовується як біофабрика для фармацевтичних продуктів. Вбудована послідовність зокрема кодує серію амінокислот, які розпізнаються ферментом, тому шляхом випадкового приєднання різних амінокислот до «лідуючої послідовності» дослідники можуть отримати більше мільйона унікальних циклічних пептидів.
Далі автори провели скринінг бібліотеки – шукали пептид, який може протидіяти взаємодії білка ВІЛ та клітини людини. Вони генетично модифікували штам E. coli, що синтезував циклічні пептиди, таким чином, що його виживання залежало від руйнування взаємодії білків ВІЛ та людини. Так було отримано три пептиди-кандидати, з яких обрали один, який справлявся з завданням найліпше. Ця молекула навряд чи буде застосовуватися в медичній практиці через власну токсичність, але автори відзначають, що цінним є власне розробка підходу до синтезу та пошуку біологічно-активних циклічних пептидів.
Читайте также: Дракон Комодо вдохновил ученых на создание средства для заживления ран
* Xiao Yang, Katherine R Lennard, Chang He, Mark C Walker, Andrew T Ball, Cyrielle Doigneaux, Ali Tavassoli, Wilfred A van der Donk. A lanthipeptide library used to identify a protein–protein interaction inhibitor // Nature Chemical Biology (2018). doi: 10.1038/s41589-018-0008-5.
