Агонисты пути GLP-1, такие как семаглутид и новые мультиагонисты, изменили подход к лечению ожирения и диабета. Однако разработчики всё ещё борются с проблемами устойчивости, нацеливания на ткани и «смещения» сигнала.
Макроциклизация, связывающая часть пептида в кольцо, может защитить лекарства от деградации и способствовать формированию биологически активных форм. Однако традиционная химия может быть дорогостоящей и сложной в применении на поздних этапах разработки.
Исследование команды из Sethera Therapeutics и лаборатории Бандариана в Университете Юты показало, что радикальный фермент может «завязать» терапевтические пептиды в компактные кольца без обычных требований к лидерной последовательности.
Недавно опубликованное [исследование](https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsbiomedchemau.5c00152) в журнале ACS Bio & Med Chem Au сообщает о биокаталитическом приёме: об энзиме, который формирует точную тиоэфирную связь на С-концах пептидов без лидерных тегов, которые обычно требуются для пептид-модифицирующих ферментов.
В аналитических данных аналоги GLP-1-подобные пептиды продемонстрировали характерные сдвиги, указывающие на формирование кольца после ферментативной обработки.
Работа сосредоточена на радикальных S-аденозил-L-метионин (rSAM) матуразах из семейства RiPP (рибосомно синтезированные и посттрансляционно модифицированные пептиды). Ферменты RiPP обычно распознают N-концевую «лидерную» последовательность через RRE (элемент распознавания RiPP) для специфического связывания.
Здесь команда продемонстрировала «независимую от лидера» активность: их процесс аккуратно макроциклизовал аналоги GLP-1-подобные пептиды, сконструированные с С-концевым мотивом для кросс-линкнга, модифицируя линейные пептиды в мягких условиях.
Фермент сделал это даже на субстратах, содержащих неканонические остатки, общие для продаваемых инкретинов, что подчёркивает широкую толерантность.
«С лабораторной точки зрения удивлением стало то, как далеко мы можем продвинуть фермент — без родного лидера, со сменными лидерами, неканоническими остатками — и всё равно получать чистые продукты с одним кольцом. Такая комбинация толерантности и контроля делает PapB практическим инструментом, а не просто интересным механизмом», — говорит Джейк Педиго, ведущий автор статьи.
С точки зрения энзимологии работа занимает необычное место, механистически специфична, но поразительно субстратно-прожорлива. В то время как большинство RiPP матураз нуждаются во взаимодействиях лидер/RRE, группа из Sethera и Университета Юты модифицировала химерный субстрат с несвязанным лидером и всё равно показала активность, когда домен RRE был удалён, что указывает на то, что ни каноническое связывание с лидером, ни интактный RRE строго не требуются.
Это минимальное ограничение, по-видимому, сводится к локальному мотиву Cys–Xⁿ–Asp/Glu в сайте циклизации, что позволяет устанавливать «подключи и работай» макроцикл с небольшими перестройками.
Для терапии С-концевое кольцо может сделать больше, чем просто связать цепь. Укрепляя хвост, оно может повысить сродство к рецептору или изменить сигнализацию; блокируя протеазы, оно может закрыть С-конец. А поскольку ферментативный процесс принимает различные последовательности, кольцо само по себе может быть разработано как модульный «крюк» для взаимодействия с альбумином, транспортерами или рецепторами, связанными с заболеваниями, — пути к более длительному периоду полувыведения, нацеливанию на ткани или селективной активности.
«Основы GLP-1 от большой фармы уже превосходны; мы добавляем чистый ферментативный шаг на поздней стадии, который может „завязать“ С-конец и заставить эти молекулы работать ещё усерднее. Устанавливая точное тиоэфирное кольцо без лидерных тегов, мы можем настроить период полувыведения, стабильность и даже смещение сигнализации рецептора или нацеливание на ткани, оставаясь совместимыми с неканоническими остатками, используемыми в сегодняшних инкретинах», — говорит Карстен Истман, генеральный директор Sethera Therapeutics.