Istraživači sa Univerziteta u Torontu i Sinai Health-a stvorili su novu platformu za identifikaciju proteina koji se mogu kooptirati da kontrolišu stabilnost drugih proteina – novi, ali uglavnom nerealizovan pristup lečenju bolesti.
Istraživači su razvili metod za ispitivanje čitavog ljudskog proteoma za ‘efektorske’ proteine, koji mogu uticati na stabilnost drugih proteina putem indukovane blizine. Studija je prvi put da su istraživači tražili efektorske proteine na ovoj skali i identifikovali mnoge nove efektore koji bi mogli da se koriste u terapiji.
„Pronašli smo više od 600 novih efektorskih proteina u 14.000 gena“, rekla je Džulin Poirson, prvi autor studije i gostujući naučnik u Donnelli centru za ćelijska i biomolekularna istraživanja U of T. „Preko 200 novih efektora može efikasno degradirati svoje ciljne proteine, dok je oko 400 efektora bilo sposobno da stabilizuje, a time i poveća obilje, veštačkog ciljnog proteina.
Studija, koja je uključivala istraživače sa Sinai Health Instituta za istraživanje Lunenfeld-Tanenbaum, objavljena je u časopisu Priroda.
„Ciljanje proteina kroz indukovanu blizinu je nova i obećavajuća oblast biomedicinskih istraživanja“, rekao je Mikko Taipale, glavni istraživač studije i vanredni profesor molekularne genetike u Donnelli centru i Medicinskom fakultetu Temerti.
„Ne samo da smo pronašli nove efektore vredne daljeg istraživanja za otkrivanje lekova, već smo razvili sintetičku platformu koja se može koristiti za sprovođenje nepristrasnih, proteomskih, indukovanih blizina ekrana kako bismo nastavili sa širenjem biblioteke efektorskih proteina.“
Efektori koji se trenutno koriste za ciljanu degradaciju i stabilizaciju proteina su E3 ubikvitin-ligaze (E3s) i deubikvitinaze (DUBs), respektivno. E3 je enzim koji prenosi molekul ubikvitina do ciljnog proteina, koji u suštini označava protein za proteosom da ga svari. S druge strane, DUB enzim uklanja oznaku ubikvitina sa proteina, čime sprečava da protein prepozna i razgradi proteozom.
Rezultati studije pokazuju da su E3 prilično različiti u stepenu do kojeg mogu razgraditi ciljne proteine sa kojima su dovedeni u kontakt. Istraživački tim je čak otkrio četiri od onoga što nazivaju ‘ljutim E3’, koji dosledno degradiraju mete bez obzira na druge faktore, kao što je lokacija mete u ćeliji.
Posebno iznenađujući nalaz bio je da su neki od najjačih efekata za ciljanu degradaciju proteina bili enzimi koji konjuguju E2 umesto E3. Oni se razlikuju od E3 po tome što su uključeni u raniji korak razgradnje proteina i ne angažuju direktno ciljni protein.
Pošto se nije smatralo da se E2 lako mogu drogirati, do nedavno nisu bili iskorišćeni za ciljanu razgradnju proteina. Oni, međutim, predstavljaju neiskorišćeni potencijal jačih efektora od onih koji se trenutno koriste.
Studija pokazuje da istraživanje čitavog proteoma za indukovanu blizinu nudi ogromne mogućnosti za terapeutske intervencije. KLHL40, jedan od identifikovanih efektora, potencijalno bi mogao biti otet radi ciljane stabilizacije proteina za lečenje poremećaja skeletnih mišića. Istraživački tim je takođe otkrio da ciljana degradacija proteina sa efektorima FBKSL12 i FBKSL15 može biti posebno korisna u lečenju hronične mijeloične leukemije.
Ciljana degradacija i stabilizacija proteina su inovativne metode otkrivanja lekova koje su do sada bile mučene sa „problemom para proteina“, gde se najbolji efektor za ciljni protein ne može tačno predvideti. Usklađivanje ciljnog proteina sa pravim efektorom je od suštinskog značaja za uspešno i bezbedno olakšavanje procesa degradacije i stabilizacije u tkivima.
„Sintetička platforma za skrining koju je razvio naš tim rešava problem podudaranja proteina kroz brzo, obimno testiranje interakcija efektora i ciljnog proteina“, rekao je Poirson. „Uvereni smo da se nepristrasni pristup indukovane blizine može koristiti za pronalaženje efektora za skoro svaku metu.“
