Новое исследование показало, что новый класс белкового материала, который взаимодействует с живыми клетками, не будучи поглощенным ими, может влиять на клеточную сигнализацию. Материал делает это путем связывания и секвестрирования рецепторов клеточной поверхности.

Это открытие может иметь далеко идущие последствия для исследований стволовых клеток и позволит разработать новые материалы, предназначенные для модуляции поведения живых систем.

Исследование, о котором сообщалось в выпуске Nature от 6 января, было проведено лабораторией Бейкера в Медицинской школе Вашингтонского университета и лабораторией Деривери в лаборатории молекулярной биологии медицинского исследовательского совета в Кембридже, Великобритания.

Клетки взаимодействуют с окружающей средой через рецепторы на своей поверхности. Эти рецепторы могут связываться с гормонами, нейротрансмиттерами, лекарствами и токсинами. Когда такие молекулы связываются с рецептором, это вызывает реакцию внутри клетки, процесс, известный как сигнализация.

Но для клетки важно, чтобы эта реакция была преходящей, чтобы она все еще реагировала на сигнал позже. Чтобы достичь этого, клетки обычно прекращают передачу сигналов, поглощая как активированный рецептор, так и молекулу, которая его стимулировала, тем самым нацеливая их на разрушение внутри клетки.

"Эта тенденция клеток к интернализации рецепторов, вероятно, снижает эффективность иммунотерапии", - сказал Эммануэль Деривери, доцент лаборатории молекулярной биологии MRC. "Действительно, когда антитела связывают свои рецепторы-мишени, а затем интернализуются и деградируют, всегда нужно вводить больше антител."

Чтобы обойти эту проблему, аспирант лаборатории Бейкера Ариэль Бен-Сассон разработал новые белки, которые собираются в большие плоские участки. Затем этот молекулярный каркас был дополнительно сконструирован, чтобы содержать сигнальные молекулы.

Аспирант Джозеф Уотсон из Лаборатории Деривери показал, что такие белковые материалы могут цепляться за клетки, активировать поверхностные рецепторы и сопротивляться поглощению клеткой в течение нескольких часов или даже дней.

"Эта работа прокладывает путь к синтетической клеточной биологии, где новое поколение мультибелковых материалов может быть разработано для управления сложным поведением клеток",-сказал Дэвид Бейкер, профессор биохимии в Медицинской школе UW и директор Медицинского института UW для проектирования белков.

Поменяв местами рецепторы клеточной поверхности, на которые был нацелен патч, исследователи показали, что различные типы клеток могут быть активированы.

"Теперь у нас есть инструмент, который может взаимодействовать с любым типом клеток очень специфическим образом",-сказал Бен-Сассон. "Вот что интересно в белковой инженерии: она открывает области, которые люди могут не ожидать."

По словам соавтора Ханнеле Руохола-Бейкер, профессора биохимии Медицинской школы UW и заместителя директора Института стволовых клеток и регенеративной медицины UW Medicine, версии этих новых материалов могут в конечном итоге помочь врачам уменьшить опасность сепсиса, контролируя воспалительную реакцию на инфекцию.

Они могут даже позволить совершенно новые способы лечения COVID-19, сердечных заболеваний и диабета, а также, возможно, смягчить последующие последствия инсультов, включая болезнь Альцгеймера.

"Этот прорыв помогает проложить путь для использования синтетической клеточной биологии в регенеративной медицине",-сказал Руохола-Бейкер.

ИСТОЧНИК