Сократить число побочных эффектов лекарств и создать лекарства, которые борются с болезнью сразу несколькими способами, станет возможным благодаря открытию, которое сделали американские биохимики.
В журнале Nature Structural and Molecular Biology исследователи из Института Скрипса описали фермент, который, с одной стороны, играет важную роль в синтезе белков, а с другой – способен блокировать рост новых кровеносных сосудов.
Возможность останавливать рост сосудов привлекала внимание медиков: такой эффект оказывается очень полезен при лечении онкологических заболеваний. Но загадку, как один и тот же белок выполняет в организме две совершенно разные функции, биологам не удавалось разгадать более 10 лет.
Полное название белка TrpRS, на изучении которого сфокусировались ученые, звучит так: триптофанил-синтетаза транспортной рибонуклеиновой кислоты. За этим громоздким названием кроется достаточно простой смысл: этот белок является своего рода грузчиком, который подцепляет молекулы аминокислоты триптофана и переносит их в «грузовик» – на молекулу транспортной РНК. А уже транспортная РНК передает аминокислоты к рибосомам, где из них собирается нужный организму белок.
Цепочка «аминокислоты – TrpRS – транспортная РНК – рибосомы» работает как биологический конвейер и изучена достаточно хорошо. Непонятным оставалось то, каким образом TrpRS умудряется «халтурить на стороне» и попутно с участием в синтезе белков заниматься еще и регуляцией роста кровеносных сосудов.
Способность белка TrpRS, «молекулярного грузчика», блокировать рост кровеносных сосудов обнаружила в 1999 году группа исследователей из того же Института Скриппса. Это открытие, обнародованное на страницах Science, вызвало интерес у медиков, так как кровеносные сосуды активно формируются в раковых опухолях, и поиск средств, которые способны этот процесс остановить, является важной задачей для онкологов и фармацевтов.
Ученые по всему миру провели множество исследований, которые подтвердили эффективность TrpRS в таком качестве: по концентрации белка в образцах опухоли, например, научились определять прогноз развития рака прямой кишки, что полезно для выбора адекватного лечения.
Оставалось неясным лишь то, как именно работает белок.
Как удалось показать исследователям, секрет многофункциональности белка заключен в его изменчивости. Молекула белка в роли «грузчика» имеет специальный «карман» для переноски триптофана, но если ее переломить на две части, один из фрагментов сворачивается в новую форму, которая имеет специальную выемку под рецепторы на поверхности клеток.
А уже в таком состоянии TrpRS, точнее, его остаток может взаимодействовать и с другими клетками – присоединясь к рецепторам и переключая тем самым работу биохимических процессов, приводящих в итоге к делению клетки и росту кровеносных сосудов. «Сломанную», активную форму TrpRS ученые надеются использовать в будущем как лекарство против опухолей. Но важно их исследование не только по этой причине.
Понимание того, за счет чего одно и то же вещество может вести себя совершенно по-разному, способно не только создать универсальные лекарства (атакующие бактерии и одновременно активирующие имунную систему, например). Если заранее просчитать поведение возможных обломков молекулы, можно будет избежать неожиданных побочных эффектов.