Коллектив ученых из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова сконструировал молекулярную модель комплекса нуклеосомной ДНК с белком ее «починки» – поли(АДФ-рибозо)полимеразой (ПАРП). Эта разработка, выполненная в рамках Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология», имеет критическое значение для рационального дизайна противоопухолевых препаратов нового поколения. Результаты работы опубликованы в журнале «Cells».
Ключ к противоопухолевой терапии
Создание таких сложных структур, как комплекс ДНК и ПАРП, невозможно осуществить с помощью классических методов кристаллографии. Однако детальная молекулярная модель необходима как для понимания механизма взаимодействия белков репарации с ДНК, так и для поиска лекарственных препаратов, способных блокировать это взаимодействие.
Нарушение взаимодействия ПАРП с ДНК является перспективной стратегией для разработки противоопухолевых препаратов. Ингибиторы ПАРП могут действовать по-разному: например, блокировать связывание ПАРП с поврежденной ДНК или подавлять синтез сигнального полимера в активном центре, который привлекает другие белки репарации к месту повреждения.
Как сообщил ведущий научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ Дмитрий Нилов, полученный комплекс ПАРП с ДНК является подходящей моделью для дальнейшего поиска противоопухолевых ингибиторов.
«Нашей группой ведутся подобные работы с целью создания отечественного препарата на основе ингибитора ПАРП, уже получены первые прототипы», – отметил Дмитрий Нилов.
Моделирование для точной интерпретации
Для активации ПАРП требуется ее связывание с поврежденной ДНК. Ученые использовали нуклеосомные частицы (базовые структурные единицы хроматина), чтобы воспроизвести механизм распознавания повреждений.
Для получения достоверной информации о взаимодействии ПАРП с ДНК и ингибиторами в лаборатории применяется набор экспериментальных методов, включая spFRET-микроскопию, вестерн-блоттинг и гель-шифт анализ.
«Мы обладаем продвинутой технологией экспериментального изучения связывания ПАРП с нуклеосомной ДНК (так называемая spFRET микроскопия), которая позволяет детектировать взаимодействия между отдельными молекулами», – рассказала доцент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ Наталия Малюченко.
Однако интерпретация полученных экспериментальных данных не всегда удается, и здесь на помощь приходит молекулярное моделирование. С его помощью, используя методы докинга, была создана модель комплекса ПАРП с нуклеосомой, которая позволяет анализировать взаимодействие отдельных атомов.
«В этом очень помогает дополнительное использование молекулярного моделирования в наших проектах», – добавила сотрудник биологического факультета МГУ Ангелина Лобанова.
Молекулярное моделирование дает возможность получить наиболее полный ответ о взаимодействии белка «починки» с ДНК, позволяя взглянуть на взаимодействующие компоненты на атомарном (молекулярном) уровне.
