Российские ученые разработали компьютерную программу, находящую «неправильные» белковые структуры в живых клетках, которые могут привести к развитию рака.
Известно, что точечные замены аминокислотных остатков в белках, которые происходят по вине мутации ДНК, могут провоцировать изменение их функций в клетках. Ученые полагают, что такие трансформации играют ключевую роль в развитии рака. Исследование мутантных белков, предпринятое российскими учеными из МФТИ, Института биомедицинской химии, Института энергетических проблем химической физики РАН и ФНКЦ физико-химической медицины — они составили алгоритм поиска мутантных белков в живых клетках методом масс-спектрометрического анализа — может помочь определить уязвимые места раковых клеток и разработать в будущем более эффективные лекарственные препараты против онкологических заболеваний. Результаты работы опубликованы в журнале Proteomics.

Протеогеномика — область, к которой относится новое исследование, сочетает в себе методы геномики и протеомики (науки, изучающей совокупность белков клетки или целого организма). В ней используются базы данных о последовательностях аминокислот, встречающихся именно в изучаемых клетках. Метод масс-спектрометрии позволяет определить точный вес молекул белков, пептидов и их частей в имеющихся образцах.

Российские ученые создали алгоритм, который может сравнивать масс-спектрометрические результаты разных исследовательских групп и находить белковые мутации, связанные с злокачественным процессом. Они протестировали свою разработку на примере клеточной линии HEK-293, изъятой из почки человеческого эмбриона. Такая культура часто используется в научных исследованиях в качестве модели клеток человека, поскольку ее достаточно легко выращивать в лабораториях. Но кроме этого, линия HEK-293 содержит в себе множество мутаций и именно поэтому может служить прекрасной моделью для тестирования протеогеномного подхода к исследованию рака.

Для эксперимента исследователи подготовили расширенную базу данных на основе результатов секвенирования экзома (совокупности участков генов, кодирующих последовательность аминокислот в белке) клеточной линии HEK-293. «Расшифровка» экзома помогла сконцентрировать внимание ученых только на протеин-кодирующих генах и выявить расположение экзонов в них. База исследования возросла в итоге на 1336 вариантов последовательностей. Иными словами, в белковый «словарь» добавились последовательности, которые отличаются от исходных всего лишь на одну или несколько аминокислот. Без такой подробной базы поисковая программа не могла бы эффективно находить частично «неправильные» белки.

Известно, что в каждой живой клетке постоянно происходят мутации, а в злокачественных клетках — особенно часто. Таким образом, обнаружение белков, отличающихся от «правильных», поможет ученым понять, чем раковая клетка отличается от нормальной.

«Наш подход может в дальнейшем использоваться для поиска ассоциированных с раком мутаций на основе протеомных данных. Это, в свою очередь, поможет в изучении белкового состава опухолей и разработке препаратов, “нацеленных” на мутантные белки, производимые в опухолевых клетках», — сказал заведующий лабораторией физико-химических методов исследования структуры веществ ИНЭПХФ РАН Михаил Горшков, один из авторов работы.