Разшифроваха структурата на човешкия вариант на протеина hNEIL2

Учени от Института по химическа биология и фундаментална медицина от Сибирския клон на Руската академия на науките успяват за първи път в света да получат структурата на човешкия вариант на възстановяващия протеин hNEIL2.

Пробивът

Изследователите успяват да получат структурата на hNEIL2 с помощта на метода HDX-MS. Това е метод на масспектрометрия, при който водородът се заменя с деутерий. По този начин структурата на протеините може да бъде изследвана в разтвор.

Методът позволява още много бързо и лесно да се определи дали протеиновите терапевтични лекарства съответстват на заявения образец. За разлика от химически синтезираните, протеиновите медикаменти подлежат задължително на подобна проверка преди да бъдат пуснати на пазара.

Сега екипът работи усилено върху дешифрирането на структурата на hNEIL2, за да има ясна представа как изглежда протеинът и какво е разположението му. И още как свойствата му зависят от структурата. Учените ще наблюдават как се hNEIL2 се променя при взаимодействието със своите ДНК субстрати.

„След като проучихме структурите на протеина hNEIL2, ние придобихме основата и знанията, които ще използваме за точното определяне структурата на протеиновите комплекси, включително и чрез използването на синхротронно лъчение“, коментира кандидатът на химическите науки доц. Владимир Ковал, ръководител на Центъра за геномни, протеомни и метаболитни изследвания в Института.

Надеждата на екипа е, че в бъдеще данните за структурата на протеина ще помогнат в борбата с онкологичните и невродегенеративните заболявания.

>>>Нов метод за изследване на протеини може да подпомогне създаването на иновативни лекарства

Бъдещето

Учените са категорични, че изследването на този протеин ще даде тласък на изследванията в областта на структурната биология. Тази сфера на науката преживява изключителен растеж в началото на 90-те години на миналия век в целия свят. За руските учени това е важно, защото в този период страната е в процес на промени и липсват силните научни групи, които се занимават със структурна биология.

Доц. Владимир Ковал дава отговор на въпроса защо е толкова важно тази научна област да се развива: „Благодарение на структурната биология беше практически възможно хепатит С и В да бъдат победени“. Според учения всеки човек е фабрика за химически реакции, затова: „Когато опознаем структурите на протеините, които извършват една или друга реакция, ние ще сме в състояние да я регулираме.“

Специалистът припомня, че съвременните болкоуспокояващи и повечето антивирусни лекарства са създадени въз основа на познанието за структурата на протеините. Сред тях са и два инхибитора с малки молекули на коронавирусни ензими, които предстои да бъдат одобрени за употреба в Европа.

За hNEIL2

Протеинът hNEIL2 е открит през 2002 г. Интересът към него е голям, защото като възстановяващ протеин той е отговорен за стабилността на генома и е в състояние да поправи много различни щети. По време на химиотерапия при лечение на онкологични заболявания обаче неговата активност трябва да бъде потискана, тъй като hNEIL2 помага за ефективното възстановяване на раковите клетки.

Трудностите, свързани с разшифроването на структурата му се дължат на факта, че протеинът се състои от два домена, съединени чрез подвижен елемент, което не позволява получаването на кристал, чиято структура би била възпроизводима.

За молекулярната кристалография

В настоящия момент руските учени пътуват до Великобритания, САЩ, Франция и Израел, за да разчетат структурата на протеините. Налага се тъй като методите за молекулярна кристалография все още не се прилагат в Русия.

Те ще бъдат развити в Сибирския кръгов източник на фотони (Сибирский кольцевой источник фотонов – СКИФ), който се строи в новосибирския град на науката Колцово.

Станцията в СКИФ, която отговаря за макромолекулната кристалография на протеините, ще бъде управлявана от Института по химическа биология и фундаментална медицина. Очаква се тя да започне да функционира през 2024 г.

Владимир Ковал обяснява, че най-общо СКИФ може да бъде определен като огромен и мощен микроскоп, който показва протеините по атоми. „В състояние сме да видим как тези атоми са подредени и какви са разстоянията между тях. На първия или втори етап дори не се налага ние да синтезираме, защото самата система търси съединения и изчислява кое е най-подходящото за дадено лекарство“.

Ученият подчертава, че когато става дума за малки протеини, изследването се прави без проблеми с помощта на метода HDX-MS, който са използвали той и колегите му в настоящото изследване. Когато обаче става става дума за гигантски протеин – повече от 100 – 120 килодалтона, има нужда от криоелектронна микроскопия.

Проблемът е, че системата е изключително скъпа. Затова сега учените търсят финансиране само за криоелектронен микроскоп, защото той увеличава значително възможностите за изследване.

Резултатите от изследването са публикувани в Journal of Molecular Biology.