В МФТИ изучили «карманы для связывания лекарства» у рецепторов — активных участников воспалительных процессов

Ученые МФТИ сравнили структуры дигидрокси- и цистеинил-лейкотриеновых рецепторов. Они играют важную роль в воспалительных процессах в организме человека, включая астму, аллергический ринит, крапивницу и некоторые виды рака. Несмотря на структурное сходство лейкотриенов, эти два типа жирных молекул осуществляют свои функции, взаимодействуя с двумя различными семействами рецепторов, работающих в клеточной мембране. Исследование открывает путь к новым терапевтическим стратегиям избирательного воздействия на отдельные рецепторы. Работа опубликована в Journal of Biological Chemistry. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.   

Лейкотриены — это семейство биоактивных липидов. В ходе своей работы в нашем организме они связываются с белками, работающими на клеточной мембране (рецепторами, сопряженными с G-белками, — GPCR). После связывания лейкотриены активируют такой рецептор, изменяя его пространственную конфигурацию, что приводит к вызыванию соответствующего биохимического и физиологического ответа организма. То есть они действуют как эндогенные агонисты для двух различных видов GPCR —  дигидрокси-лейкотриеновых рецепторов (BLTR), BLT1R и BLT2R, и цистеинил-лейкотриеновых рецепторов (CysLTR), CysLT1R и CysLT2R.

В основе исследования сотрудников лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком, МФТИ лежит структурная биология. С помощью различных биофизических методов (рентгеновской кристаллографии или криоэлектронной микроскопии) они изучают, как расположены атомы сложных молекул в пространстве. Это позволяет наиболее точно определить участки любого потенциального взаимодействия, в том числе с лекарственными веществами.

«Ранее нашей группой были получены структуры CysLT1R и CysLT2R рецепторов, а группами из США и Японии — структуры BLT1 рецептора, и мы в нашей работе решили их сравнить и проанализировать. Нам удалось выявить ряд интересных особенностей. Несмотря на схожесть активирующих их молекул, у самих лейкотриеновых рецепторов имеется ряд принципиальных различий, что мы наглядно показали в нашем исследовании. Мы сравнили участки связывания лигандов, механизм активации, а также проанализировали способ взаимодействия рецепторов с G-белком и обнаружили некоторые контакты, которые не были указаны в исходных структурных работах. Это имеет не только фундаментальное, но и прикладное значение и может способствовать разработке более эффективных и точно нацеленных лекарств», — рассказала об исследовании Александра Лугинина, старший научный сотрудник лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком, МФТИ. 

Ученые и фармкомпании ищут специфичные блокаторы рецепторов, вызывающих воспалительные процессы в организме. До сих пор не существует одобренных препаратов, нацеленных непосредственно на изучаемые в исследовании рецепторы: CysLT2R и BLT1R. Данные рентгеновской кристаллографии и криоэлектронной микроскопии проливают свет на их пространственную конфигурацию, различия в «функциональных мотивах» (ключевых аминокислотах, участвующих в активации рецепторов) и детали карманов, где связываются молекулы-активаторы или блокаторы белков. В совокупности эти данные показывают особенности молекулярной архитектуры исследуемого рецептора.  

«Точная картина позволяет нам найти лиганд-связывающий карман — участок, где присоединяются молекулы, которые активируют или инактивируют наш белок. Благодаря этому мы можем смоделировать лекарственные вещества, которые будут избирательно действовать на рецептор-мишень. Условно говоря, у нас есть определенная полость, и мы ее можем либо полностью заполнить, либо оставить какие-то участки нетронутыми. Полное заполнение, как ключ в замке, работает более эффективно», — подытожила Александра Лугинина.