Учёные перепрограммируют фермент для изучения заболеваний через сахарные паттерны на поверхности клеток

от

Сахара, известные как гликаны, образуют плотные оболочки вокруг клеток. Однако они часто игнорируются в биологических исследованиях, поскольку, в отличие от ДНК, белков и других клеточных компонентов, инструменты для их изучения отсутствуют.

Новая технология, представленная учёными из Университета Буффало в исследовании, опубликованном в Nature Communications, призвана преодолеть этот барьер.

Инструмент основан на ферменте свиньи под названием ST3Gal1, и на том, как учёные переобучили его связывать с гликанами вместо их построения. Этот новый гликан-связывающий фермент, который учёные назвали sCore2, может помочь в анализе и лечении заболеваний через сахарные паттерны, обнаруженные на поверхности клеток.

«В своём естественном состоянии ST3Gal1 играет ключевую роль в построении гликанов. Но после того, как мы перепрограммировали его в sCore2, он становится белком, связывающим сахар, который действует как молекулярный маяк», — говорит автор исследования Шрирам Ниламегхам, доктор философии, заслуженный профессор Университета Буффало в области химической и биологической инженерии.

«Это важно, потому что гликаны трудно обнаружить из-за их структурной сложности и того факта, что они не вызывают сильных иммунных ответов. Но мы знаем, что гликаны играют ключевую роль в том, как клетки общаются, особенно во время болезни. И, в конечном счёте, этот новый инструмент даёт нам гораздо более детальный взгляд на гликаны, что может улучшить наше понимание, обнаружение и лечение заболеваний», — добавляет он.

«Этот подход — переключение функции ферментов с построения сахара на его связывание — может быть распространён на другие гены человека, а также на другие классы ферментов», — говорит Ниламегхам.

Работа, основанная на предыдущем исследовании, опубликованном в Small, и обзорной статье в Glycobiology, была выполнена преподавателями Университета Буффало из Департамента биомедицинской инженерии, Департамента патологии и анатомических наук и Департамента медицины.

Чтобы создать sCore2, учёные начали с введения мутации под названием H302A в ST3Gal1. Это изменение послужило двум целям. Во-первых, оно отключило основную ферментативную функцию ST3Gal1, которая заключается в помощи в построении сложных цепочек сахаров. Во-вторых, оно дало модифицированному ST3Gal1 новую роль: искать и связываться с одним типом гликана, известного как сиалил-содержащие O-гликаны с ядром-2.

Учёные внесли дополнительные усовершенствования, включая использование технологии отображения поверхности на млекопитающих, которая представляет собой метод, используемый для экспрессии белков на поверхности клеток млекопитающих, что улучшило гликан-связывающие способности sCore2.

Затем они прикрепили sCore2 к флуоресцентному антителу, которое светится при определённых условиях освещения. Исследователи протестировали инструмент на клетках крови и тканях человека.

Они обнаружили, что сиалил-содержащие O-гликаны с ядром-2 чаще встречаются в зрелых иммунных клетках и некоторых раковых тканях, особенно при раке молочной железы. Инструмент также выявил ранее неизвестные сахарные паттерны в селезёнке, поджелудочной железе и других органах.

Работа предполагает, что сиалил-содержащие O-гликаны могут служить биомаркером для обнаружения рака, изменений иммунных клеток и других заболеваний. Она также закладывает основу для создания более специализированных сахаро-распознающих белков и потенциальной библиотеки таких инструментов, которые можно использовать для диагностики и лечения заболеваний.

«Результаты невероятно многообещающие», — говорит Ниламегхам, отмечая, что команда уже занимается последующей работой.

Исследователи подали предварительную патентную заявку, касающуюся состава sCore2, а также методов его создания.

Предоставлено Университетом Буффало.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте