![]() |
Группа ученых из Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Колумбийского университета продемонстрировала способ получения большого количества рецептора, с которым связывается вирус SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19, на поверхности человеческих клеток. Это связывание знаменитого вирусного белка-шипа с человеческим рецептором ACE2 является первым этапом заражения вирусом. Создание функционального человеческого белка ACE2 в клетках мыши дает ученым новый способ изучить эти рецепторы и потенциально применить их на практике. Кроме того, как говорится в статье, опубликованной в журнале Virology, этот метод может облегчить изучение других сложных белков, которые оказалось трудно получить другими способами. Первоначальной целью брукхейвенских ученых в начале пандемии было получение большого количества человеческого ACE2, а затем прикрепление этого белка к наночастицам. Затем наночастицы с покрытием ACE2 можно было бы испытать в качестве антивирусной терапии и/или сенсоров для обнаружения вирусных частиц.
Одна из причин заключается в том, что эти белки подвергаются различным модификациям после их синтеза и до того, как они встраиваются в клеточную мембрану. В частности, молекулы углеводов, добавляемые к белкам, играют ключевую роль в том, как длинная белковая цепь сворачивается в конечную 3D-структуру и как белок функционирует в мембране.
Простейшие клетки, которые ученые используют для искусственного создания белков, а именно бактерии, не имеют ферментов для присоединения этих углеводных добавок. Поэтому брукхейвенская команда обратилась к клеткам мышей, которые, будучи млекопитающими, больше похожи на нас и, следовательно, способны выполнять ту же самую обработку углеводов. Мышиные клетки известны тем, что умеют подхватывать и экспрессировать «чужие» гены. И хотя мышиные клетки также производят рецептор ACE2, мышиная версия этого белка не связывается с шипом SARS-CoV-2. Это означает, что ученые могли бы легко проверить, производят ли мышиные клетки человеческий белок ACE2, посмотрев, связываются ли шипы с клетками. Поиск и экспрессия гена ACE2Чтобы увеличить шансы на то, что клетки мыши правильно встроят и прочитают человеческий ген ACE2, группа использовала неповрежденный ген. Гены человека и других «высших организмов» содержат много информации в дополнение к последовательности ДНК, которая кодирует строительные блоки аминокислот, составляющие белок. Эта дополнительная информация помогает регулировать структуру и функционирование генов в хромосомах клетки. Ученые исследовали библиотеки клонированных фрагментов ДНК, созданных в рамках проекта «Геном человека» — финансируемого Министерством энергетики США проекта по определению местоположения всех генов, которые делают нас людьми, — и нашли фрагмент, содержащий неповрежденный ген ACE2 со встроенной в него регуляторной информацией. Затем они подвергли клетки мышей воздействию наночастиц, покрытых этим фрагментом ДНК, а также геном другого белка, который делает клетки устойчивыми к смертельному антибиотику.
Ученые разделили около 50 таких колоний на отдельные культуры, а затем протестировали их, чтобы определить, сколько из них также восприняли человеческий ген ACE2 и произвели человеческий рецепторный белок. Обнаружение производства белка
Важно отметить, что мышиные клетки удерживали «чужие» копии гена ACE2 и продолжали производить человеческий белок ACE2, кодируемый этими генами, на протяжении как минимум 90 клеточных поколений. Уровень продуцируемого клетками человеческого белка ACE2 в целом был пропорционален количеству копий гена ACE2, интегрированных в геном мыши. Некоторые клоны мышиных клеток вырабатывали в 50 раз больше ACE2, чем обычно присутствует в мышиных клетках. Ученые использовали различные методы, чтобы проверить, насколько функциональны человеческие белки ACE2, созданные на основе мыши. В частности, они продемонстрировали, что «псевдовирус», содержащий белок COVID spike, то есть непатогенный аналог SARS-CoV-2, может связываться с рецепторами и заражать клетки.
Применение и последствияТем временем Олег Ганг и Фейюэ Тенг, соавторы исследования из CFN, изучают различные способы создания внеклеточных нановезикул, обогащенных ложным человеческим ACE2, для потенциального лечения COVID-19. Они также изучают возможность размещения белков ACE2 на наночастицах для потенциального применения в лечении инфекций или быстрого обнаружения вирусов.
«Мы рады объединить достижения в области изготовления наноматериалов с биомолекулярными подходами для разработки новых терапевтических и сенсорных стратегий», — говорит Ганг, работающий в Колумбийском университете. „Это исследование позволило нам преодолеть некоторые методологические проблемы, поскольку наноматериалы и биосистемы требуют совершенно разных подходов к определению характеристик. То, что мы здесь узнали, важно для наших следующих шагов по совершенствованию биосенсинга на основе наночастиц“. Помимо возможности применения рекомбинантного белка ACE2, работа также демонстрирует новый подход к получению широкого спектра сложных белков. В качестве примера можно привести огромное количество рецепторов клеточной поверхности, которые опосредуют бесчисленные биологические и болезненные процессы, а также промышленно важные белки, такие как моноклональные антитела и ферменты.
22.01.2024 |
Здоровье
![]() | |
PLOS Global Public Health: В США падает потребление сигарет, сахара и опиоидов | |
В исследовании, опубликованном на этой не... |
![]() | |
Раннее слабоумие встречается все чаще — заболеваемость болезнью Альцгеймера растет | |
Крупное исследование, проведённое финскими уни... |
![]() | |
Пестициды могут повышать риск развития некоторых видов рака, как и курение | |
Пестициды нужны для хорошего урожая и&nbs... |
![]() | |
JSAD: Ученые ошиблись — умеренные дозы алкоголя тоже не продлевают жизнь | |
Многие слышали, что бокал вина в ден... |
![]() | |
Химики СПбГУ создали сенсор для определения гистамина по слюне | |
Учёные Санкт-Петербургского государственного у... |
![]() | |
В КФУ создают препарат для лечения ишемии-реперфузии нервной ткани | |
Сегодня не существует надёжного способа л |
![]() | |
В России предложили новую классификацию камней в почках по структуре и составу | |
Специалисты Сеченовского Университета предложи... |
![]() | |
Оценка мозга при деменции и инсульте также предсказывает депрессию в конце жизни | |
У людей старше 60 лет может развиться деп... |
![]() | |
ANZJ of Public Health: Пары сварки подвергают сварщиков риску развития рака | |
Исследование Университета Кертина показало, чт... |
![]() | |
Tobacco Control: Пора бить тревогу из-за вейпов со встроенными играми | |
Учёные из Калифорнийского университета в&... |
![]() | |
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета | |
Учёные выяснили, что подавление белка, св... |
![]() | |
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа | |
Сотрудники Орегонского университета здоровья и... |
![]() | |
Blood Cancer Jrnl: Новый препарат улучшает выживаемость пациентов с раком крови | |
Рецидивирующий острый миелоидный лейкоз, ... |
![]() | |
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз | |
Гидрогели, изготовленные из пластика, кот... |
![]() | |
Royal Society Open Science: Интенсивное животноводство приведет к пандемиям | |
Индустриальное сельское хозяйство снижает риск... |
![]() | |
European Heart Journal: Набор веса в молодости вредит сердцу в старости | |
Люди, которые набирают лишний вес с ... |
![]() | |
35% переболевших коронавирусом в течение года столкнулись с ухудшением здоровья | |
После начала пандемии коронавируса появились с... |
![]() | |
Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций | |
Воспаление в головном мозге может быть вы... |
![]() | |
ИИ лучше клинических тестов справился с прогнозом течения болезни Альцгеймера | |
Учёные из Кембриджа создали искусственный... |
![]() | |
Acta Biomaterialia: Гидрогель поможет понять механизм развития Альцгеймера | |
Учёные из Института биомедицинских иннова... |
![]() | |
Лекарство от рака крови может повысить эффективность радиотерапии опухолей мозга | |
Препараты от рака крови и других вид... |
![]() | |
npj Precision Oncology: Урон для нервов при лечении рака груди можно предсказать | |
Многие женщины, лечащиеся от рака груди с... |
![]() | |
В университете Алабамы предложили не стигматизировать тучность | |
Предрассудки в отношении толстых людей пр... |
![]() | |
NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения | |
Ученые из Университета Британской Колумби... |
![]() | |
Biology Methods and Protocols: В борьбу с раком бросают искусственный интеллект | |
Новая статья в журнале Biology Methods &a... |
![]() | |
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами | |
Несмотря на то, что у большинст... |
![]() | |
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги | |
Родители маленьких детей со мной согласят... |
![]() | |
Front. Aging Neurosci: Поведение в новом пространстве может подсветить деменцию | |
Пространственная навигация — способ... |
![]() | |
Obesity: Физическая активность по вечерам снижает уровень сахара в крови | |
Согласно новому исследованию, опубликованному ... |
![]() | |
EHJ-CI: Нарушенный кровоток может повредить стенку расширенной аорты | |
Аномальный кровоток в аорте связан с ... |