​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

  • 01/07/2021

    12 вопросов о вакцине от коронавируса

    Вокруг вакцинации от COVID-19 ходит множество мифов. Люди боятся, что прививка изменит их геном, приведёт к бесплодию или отразится на будущих детях. Спрашивают, как можно доверять вакцине, которая разработана за такое короткое время, и интересуются, зачем ставить прививку, если она не гарантирует стопроцентной защиты.
    904
  • 26/05/2020

    Наука будущего: беспилотник на солнечных батареях, обрывы проволоки и молекулярные ножницы

    Как совмещать открытия в медицине и в космической сфере, чем бактериальная целлюлоза поможет экологии планеты и можно ли излечить от болезни, отредактировав ДНК, — в материале портала "Будущее России.
    1938
  • 09/06/2021

    В новосибирском Академгородке школьников приобщают к научным исследованиям

     Далеко не каждому ученому удается увидеть воплощение своих идей в реальности. Данил Тищенко - еще школьник, но ему это уже удалось. Причем не где-нибудь, а в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН.
    483
  • 05/08/2021

    Профиль "Геномное редактирование" в рамках Форсайт-сессии "Олимпиада КД НТИ. Начало"

    ​В рамках Форсайт-сессии "Олимпиада КД НТИ. Начало" 11 августа в 16-00 специалисты расскажут о самом популярном профиле –   "Геномное редактирование". Спикером выступит Воронина Елена Николаевна, канд.
    567
  • 28/07/2021

    28 июля 2021 года в 11.00 состоится открытие мемориальной доски академику Дмитрию Кнорре

    ​Открытие состоится в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН в новосибирском Академгородке. В Год науки и технологии память великого ученого, которому исполнилось бы 95 лет, увековечат на стенах созданной им научной организации.
    539
  • 03/03/2021

    Над усилением действия противоопухолевой химиотерапии работают в Новосибирске

    ​​​Группа новосибирских учёных усилила действие противоопухолевой химиотерапии. Результаты доклинических испытаний подтвердили эффективность созданного в Академгородке прототипа лекарства. Исследователи работают под руководством доктора химических наук Ольги Ивановны Лаврик.
    381
  • 27/08/2021

    На «Технопроме-2021» обсудили проблемы синтетической биологии

    На круглом столе «Синтетическая биология — вызовы и реалии Российской Федерации» рассмотрели состояние разработок в сфере синтетической биологии в России и за рубежом, а также вопросы, связанные с обеспечением биобезопасности государства и перспективами развития биотехнологического сектора.
    889
  • 11/02/2021

    И женское дело тоже: три истории новосибирских женщин-учёных

    ​​Возможность получать такое же образование, какое получают мужчины, у женщин появилась относительно недавно. В России, например, всего 103 года назад — после революции. Тем не менее женщины наукой всегда не просто интересовались, а двигали прогресс вперёд и совершали настоящие открытия.
    909
  • 28/10/2020

    Новосибирские биологи модифицируют химерное антитело от клещевого энцефалита

    ​Ученые Института химической биологии и фундаментальной медицины (ИХБФМ) СО РАН планируют модифицировать химерное антитело, на основе которого создается препарат от клещевого энцефалита, для его связи с различными субтипами вируса, сообщил журналистам в ходе площадки открытых коммуникаций OpenBio научный сотрудник ИХБФМ СО РАН Иван Байков.
    750
  • 12/08/2016

    Новосибирский ученый разработал новый метод генерации биспецифичных терапевтических антител

    ​Аспирант Новосибирского государственного университета Виктор Принц разработал новый метод генерации биспецифичных терапевтических иммуноглобулинов на основе процесса, который происходит в организме человека.
    3493