​Сотрудники лаборатории белковой инженерии Факультета естественных наук НГУ разработали программный конвейер, который позволяет предсказывать последствия мутаций для белков, отвечающих за устойчивость раковых клеток к химиотерапии. Результаты работы опубликованы в престижном международном журнале Journal of Biological Chemistry
 
Раковая клетка — это обычная клетка организма, в ДНК которой в определенный момент произошло несколько мутаций, и она стала бесконтрольно и быстро делиться. Поэтому большинство препаратов химиотерапии направлены на убийство быстро делящихся клеток. 

 
— К сожалению, «под прицел» химиотерапии попадают и те совершенно здоровые клетки, которые должны быстро делиться — стволовые клетки, обеспечивающие обновление крови, выстилки кишечника, волос. Из-за такой токсичности для пациента будет намного лучше, если снизить дозировку препарата. Одна из целей нашей работы заключалась в поиске способа предсказания мутаций в опухоли, при которых ее можно убить меньшей дозировкой лекарства, — говорит руководитель работы, заведующий лабораторией белковой инженерии НГУ, заведующий лабораторией геномной и белковой инженерии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Жарков.​

Действие многих препаратов химиотерапии основано на том, чтобы максимально повредить ДНК раковой клетки. Но они вступают в противоборство с системой репарации ДНК. В нормальных клетках эта система защищает геном от мутаций и повреждений. Если же разрывается ДНК опухолевой клетки, система репарации играет не на нашей стороне: она «исправляет» нанесенный урон. От того, насколько хорошо работает в раковой клетке система репарации, зависит, выживет ли она после химиотерапии или нет.
Число мутаций в клетках раковой опухоли достигает многих тысяч. Происходят они и в генах, отвечающих за репарацию. Иногда из-за мутаций ферменты репарации начинают работать хуже, и опухоль становится более уязвимой, а остальные клетки в теле пациента, где такой мутации нет, продолжают быть устойчивыми. Но как понять, какая мутация в ДНК будет ослаблять белки репарации? Для этого ученые иногда используют специальные компьютерные программы, которые анализируют, как часто определенный участок гена изменяется в похожих белках. Если участок часто мутирует, значит, никакой особой важности для функциональности белка он не несет. Если же он не изменяется, программа делает вывод, что он так важен для белка, что любая мутация в нем ослабляет или убивает клетку. Однако зачастую разные алгоритмы анализа выдают для одного и того же белка совершенно разные результаты, что значительно ограничивает их пользу. 
 
Исследователи из НГУ использовали другой предсказательный метод — метод молекулярной динамики. Это компьютерное моделирование, которое позволяет понять, как движутся отдельные атомы в структуре белка при его работе. Такой метод требует на порядки больше вычислительных мощностей, чем анализ последовательности белков, но современное развитие компьютерной техники позволило привлечь его для предсказания эффекта мутаций. Новосибирские ученые выбрали один из ключевых ферментов репарации ДНК человека — 8-оксогуанин-ДНК-гликозилазу. В нормальных клетках он предотвращает окисление ДНК, а в раковых — снижает эффективность действия таких часто используемых противоопухолевых средств, как цисплатин, кармустин и блеомицин. В ходе исследования сотрудники лаборатории белковой инженерии проанализировали структуру нескольких десятков мутантных форм этого белка, которые встречаются в раковых опухолях самого разного происхождения. Параллельно результаты компьютерного моделирования были проверены в эксперименте: все исследованные мутантные варианты белка были воссозданы в лабораторных условиях и испытаны на способность исправлять поврежденную ДНК. 

 
— С помощью нашего подхода удалось обнаружить три мутации, каждая из которых полностью отключает фермент. И это большая удача — это значит, что клетку стало легче убить химиотерапией, и при наличии таких мутаций в опухоли концентрации лекарств можно снизить. Конечно, все это пока экспериментальные данные, но это еще один шаг к персонализированной медицине, — считает Дмитрий Жарков.

Пресс-служба НГУ

Источники

Исследователи НГУ предсказали варианты белка, снижающего устойчивость к химиотерапии клеток раковой опухоли
Новосибирский государственный университет (nsu.ru), 15/03/2021
Ученые предсказали варианты белка, снижающего устойчивость к химиотерапии клеток раковой опухоли
Наука в Сибири (sbras.info), 15/03/2021
Ученые предсказали варианты белка, снижающего устойчивость к химиотерапии клеток раковой опухоли
Годнауки.рф, 16/03/2021
Исследователи НГУ предсказали варианты белка, снижающего устойчивость к химиотерапии клеток раковой опухоли
Новости сибирской науки (sib-science.info), 16/03/2021
Ученые нашли варианты белка, снижающего устойчивость раковых клеток к химиотерапии
Russia24.pro, 15/03/2021
Новосибирские ученые нашли белки, снижающие устойчивость клеток к химиотерапии
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 16/03/2021
Ученые предсказали варианты белка, снижающего устойчивость к химиотерапии клеток раковой опухоли
Искусственный интеллект ИТ новости (ai-news.ru), 16/03/2021
Программный конвейер по предсказанию последствий мутаций для белков
Научная Россия (scientificrussia.ru), 17/03/2021

Похожие новости

  • 09/10/2020

    Новосибирские вирусологи изучают коронавирус на гранты РФФИ

    ​​В лабораториях региона также ведется поиск препаратов против ковид-инфекций. — Недавно Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) проводил конкурс на лучшие проекты фундаментальных научных исследований по теме «Фундаментальные проблемы возникновения и распространения коронавирусных эпидемий» 2020 года.
    557
  • 19/01/2017

    Самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за 2016 год по версии НГС

    Хомяки-математики, яд для лечения сердца, спасение от энцефалита и таяние льдов Гренландии — НГС.НОВОСТИ изучили самые громкие и важные исследования ученых СО РАН за последний год.  Новосибирцы гордятся Академгородком и славой научного центра Сибири, которую город получил благодаря институтам СО РАН и работающим в них ученым.
    3891
  • 08/07/2017

    Новосибирские ученые предложили новый подход к лечению гипертонии

    ​Ученые Новосибирского национального исследовательского государственного университета совместно с коллегами из институтов СО РАН (Институт химической биологии и фундаментальной медицины, Институт цитологии и генетики, Институт катализа) смогли понизить давление у крыс с артериальной гипертонией (с хронически повышенным артериальным давлением) с помощью метода генной терапии.
    2757
  • 09/09/2020

    «Академический час для школьников» 9 сентября 2020 года, лекция «Вирусы, вызывающие острые респираторные инфекции, и вирус SARS-CoV-2»

    9 сентября 2020 года в 15:00 в малом зале в Доме ученых СО РАН состоится лекция члена-корреспондента РАН Сергея Викторовича Нетесова «Вирусы, вызывающие острые респираторные инфекции, и вирус SARS-CoV-2».
    922
  • 29/04/2019

    Команда российских ученых выдвинула гипотезу о существовании жизни на Венере

    Ученые из Института космических исследований РАН, Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН и НГУ выдвинули гипотезу о существовании жизни на Венере. К таким выводам исследователей привела новая обработка панорамных изображений поверхности Венеры, полученных советскими аппаратами «Венера-9», «Венера-10», «Венера-13» и «Венера-14» в 1975—1982 годах.
    2199
  • 13/02/2020

    Разработки сибирских ученых позволят повысить эффективность противовирусных препаратов

    ​Сотрудники Новосибирского государственного университета совместно с коллегами из Бийска, Новосибирска и Томска исследовали новый разработанный штамм вируса гриппа типа B (штамм В/Novosibirsk/40/2017-MA), чтобы с его помощью изучать лечебную и профилактическую эффективность противовирусных препаратов in vitro и in vivo.
    1159
  • 19/01/2017

    Новосибирские ученые научились получать менее токсичный аналог парацетамола

    Сибирские ученые нашли способ получения стабильной формы метацетамола - менее токсичного аналога парацетамола. В будущем его можно будет применять в фармацевтике, сообщила пресс-служба Новосибирского госуниверситета (НГУ).
    1616
  • 05/02/2020

    Студенты со всей России посетили Зимнюю школу «Большие вызовы. Преодоление научно-технологических барьеров» в НГУ

    В рамках олимпиады «Я — профессионал» в НГУ прошли лекции и практические занятия по трем направлениям для студентов бакалавриата, специалитета и магистратуры: биобезопасность, биоинженерия и биоинформатика; физико-химические методы в междисциплинарных исследованиях; физическая химия и катализ.
    575
  • 28/01/2020

    «Открытую лабораторную» проведут в День российской науки

    ​8 февраля состоится четвертая по счету просветительская акция «Открытая лабораторная». Каждый желающий сможет проверить свою картину мира с точки зрения передовых естественно-научных знаний. Поучаствовать в «Лабе-2020» можно будет как офлайн, так и онлайн на сайте laba.
    2100
  • 28/12/2020

    Геном в режиме редактирования. Интервью с Дмитрием Жарковым

    ​Нобелевскую премию по химии в 2020 году получили Дженнифер Дудна и Эмманюэль Шарпантье за открытие системы редактирования генов CRISPR-Сas. Это стало настоящим прорывом в прикладной биологии и медицинской генетике.
    494