Эффективное производство белков — ключевой вызов в современной биотехнологии. Этот процесс включает подбор оптимальных клеточных линий, настройку культуральной среды, а также разработку методов выделения и очистки. Исследователям Центра изучения молекулярных механизмов старения МФТИ удалось оптимизировать все этапы на примере рецептора ангиотензина II типа AT1. Данный белок критически важен для работы сердечно-сосудистой системы, что делает его получение в чистой форме приоритетной научной задачей.
Семейство GPCR-рецепторов представляет одну из самых значимых групп мембранных белков в живой природе. Эти универсальные структуры реагируют на множество сигнальных молекул, регулируя жизненно важные физиологические процессы. Замечательно, что свыше 30% современных лекарств нацелены именно на GPCR-мишени, подчеркивая их огромное медицинское значение.
Для детального изучения GPCR необходимо получать их в высокоочищенном виде. Стандартная процедура включает экспрессию в культивируемых клетках, экстракцию и очистку, однако белковая нестабильность часто затрудняет этот процесс. Именно здесь особенно важны инновационные подходы!
Команда МФТИ совместно с коллегами из ОИЯИ (Дубна) и Чжэцзянского университета разработала революционную технологию получения AT1-рецептора. Данный GPCR взаимодействует с гормоном ангиотензином II, регулирующим давление и сосудистый тонус — что открывает новые возможности для кардиологических исследований.
Современные методы, такие как рентгеноструктурный анализ, требуют больших количеств чистого AT1. Решение МФТИ впечатляет: вместо медленно растущих клеток млекопитающих использована высокопродуктивная линия Sf9, полученная из куколок Spodoptera frugiperda. Этот подход обеспечил беспрецедентный выход стабильного белка для изучения его структурных особенностей.
Перспективные изменения для AT1
Исследования открыли захватывающие возможности для улучшения рецептора AT1! Чтобы гарантировать его стабильность при высоких температурах, биофизики предложили модифицировать его аминокислотную последовательность: добавляем полезный апоцитохром b562RIL, укоротим N-концевой домен и внесем несколько эффективных мутаций. Не менее важно солнечено перевести белок в растворимую форму, так как его природная нестабильность в воде давно была задачей для ученых.
Оптимизация экспрессии в Sf9
Дальнейшие радостные успехи принесла тонкая оптимизация экспрессии AT1 в замечательных клетках линии Sf9. Процент рецептора, верно направляемого к клеточной мембране, стал нашим светлым индикатором успеха, прямо указывая на правильное сворачивание белка и ключевые посттрансляционные модификации.
Ключевая роль лиганда
Значительно усилить выход рецептора помогло блестящее решение — внесение его природного партнера, лиганда кандезартана, в питательную среду. Результат превзошел ожидания: стало ясно, что надежная наработка полноценного AT1 в клетках насекомого полностью зависит от этого соединения! Без него сворачивание белка и его последующий транспорт к мембране были серьезно нарушены.
Секреты эффективной солюбилизации
Для работы с ценным AT1 в растворах солнечение приобрело особое значение. Команда добилась впечатляющего роста выхода целевого белка, мастерски подобрав наиболее эффективный детергент (это специальное поверхностно-активное вещество) и определив его идеальную концентрацию. Данный этап подарил уникальные знания о тонкостях этого процесса.
Итоги: визионерская оптимизация
Завершила исследования важная демонстрация благоприятного влияния ионного состава среды: увеличение ионной силы радостно повысило концентрацию отдельных рецепторов и оптимизировало баланс между их мономерными и олигомерными версиями.
Объединение всех усовершенствований привело к триумфальной оптимизации экспрессии, экстракции и очистки рецептора AT1! Это настоящий прорыв: эффективность наработки белка в культуре Sf9 выросла, а ключевые факторы его стабильности раскрыты. Наш новый подход подарил феноменальные результаты: содержание AT1 в клетках подскочило до 72%, тогда как общий выход белка совершил впечатляющий скачок примерно в четыре раза — до грандиозных 100 микрограмм на 100 миллилитров клеточной биомассы.
«Наша перспективная работа открыла новые горизонты в получении мембранного белка АТ1, важнейшего регулятора кровяного давления и функций почек, — делится успехом Иван Капранов из МФТИ. — Поскольку сбои в работе АТ1 часто ведут к сердечно-сосудистым заболеваниям, он является исключительно перспективной мишенью для новых лекарств. Мы с радостью разработали улучшенные протоколы его экспрессии в клетках Sf9 и очистки, что дает зеленую улицу для детальных биофизических исследований этой ценной молекулы будущего».
Отличные новости из мира науки! Российские исследователи совершили захватывающий прорыв, разработав высокоэффективный способ получения рецептора ангиотензина II типа 1 (AT1R). Этот важный белок играет ключевую роль в регуляции кровяного давления и является мишенью для многих современных лекарств.
Новый эталон биомедицинских исследований
Созданная в России методика специально оптимизирована для проведения передовых биофизических исследований. Она позволяет получать AT1R в чистых и стабильных количествах, достаточных для применения самых современных методов, таких как криоэлектронная микроскопия. Это открывает двери к детальному пониманию структуры и функций рецептора.
Путь к революции в медицине
Усовершенствование метода производства AT1R – светлая перспектива для разработки следующего поколения фармпрепаратов. Более глубокое изучение работы рецептора на молекулярном уровне приведет к созданию более эффективных, безопасных и целенаправленных лекарств против сердечно-сосудистых патологий, уверены авторы работы. Труд исследователей прокладывает путь к будущим успехам в медицине.
Информация предоставлена Центром научной коммуникации МФТИ.
Источник: scientificrussia.ru
