«Вызванный лекарствами белковый стресс в клетках — ключевой фактор в определении безопасности лекарств», — сказал Синь Чжан, доцент кафедры химии, биохимии и молекулярной биологии Пенсильванского университета, старший автор статьи. «Наркотики могут вызывать неправильное сворачивание белков — длинных цепочек аминокислот, которые для правильного функционирования необходимо сложить, — и сгруппироваться в агрегаты, которые в конечном итоге могут убить клетку. Мы решили разработать систему, которая может обнаруживать эти агрегаты на очень ранних стадиях, а также использует доступные по цене и доступные для многих лабораторий технологии."
В новой системе впервые используется флуоресцентный датчик, который не включается до тех пор, пока неправильно свернутые белки не начнут агрегировать. Исследователи разработали нестабильный белок под названием AgHalo, который помечен специальным флуоресцентным красителем, который становится активным в гидрофобных, я.е. водоотталкивающий, экологический.
Гидрофобные части белков обычно скрыты глубоко в структуре правильно свернутого белка, потому что среда клетки в основном состоит из воды. Когда белок AgHalo начинает неправильно складываться и агрегироваться, краситель может взаимодействовать с гидрофобными частями белка и начать флуоресцировать.
Предыдущие системы использовали датчики, которые всегда были включены. Клетки будут иметь общую диффузную флуоресценцию до любого стресса, и системы могут обнаруживать стресс белков только тогда, когда неправильно свернутые белки агрегируются, образуя более яркие пятна флуоресценции, которые были достаточно большими, чтобы их можно было увидеть под микроскопом.
«Дополнительным преимуществом нашей системы является то, что уровень флуоресценции коррелирует с количеством белковой агрегации в клетке, поэтому мы можем количественно оценить уровень стресса», — сказал Ю Лю, научный сотрудник Пенсильванского университета и первый автор книги. бумага. «Кроме того, поскольку наш метод измеряет уровень флуоресценции, вместо того, чтобы определять флуоресценцию под микроскопом, это можно сделать с помощью более доступных технологий, таких как считыватели планшетов, и это гораздо более производительный метод."
Исследователи использовали свой датчик для проверки уровня белкового стресса, вызванного пятью часто используемыми противораковыми препаратами. Хотя ни один из тестируемых лекарств не вызывал значительной гибели клеток в предыдущих тестах на безопасность лекарств, все пять вырабатывали определенный уровень белкового стресса, обнаруживаемый датчиком AgHalo.
«Поскольку мы тестировали противораковые препараты в гораздо более высоких дозах, чем обычно используются для лечения, наши результаты не обязательно ставят под сомнение дальнейшее использование этих препаратов», — сказал Лю. "Однако, поскольку белковый стресс от длительного лечения может иметь долгосрочные последствия, оценка лекарств с помощью нашего нового датчика поможет в разработке более безопасных лекарств."
Белковый стресс может быть вызван множеством других факторов.
Тепло, токсины, бактериальные инфекции, рак и даже старение могут привести к неправильному свертыванию белков и образованию агрегатов в клетках. «С помощью нашего метода мы можем количественно определять белковый стресс в клетках на гораздо более ранних стадиях, и поэтому исследователи могут начать изучать механизмы, которые клетки используют для борьбы с этим стрессом, и разработать соединения, которые могут повысить способность клетки справляться с белковым стрессом», — сказал Чжан.