Амилоиды или волокнистые агрегаты аномально свернутых белков являются общим признаком дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, диабет и рак. Амилоиды встречаются в организме естественным образом, но, несмотря на десятилетия исследований, механизм их образования остается неизвестным, что препятствует усилиям по разработке лекарств. Теперь новый класс ультрамалых пептидов, разработанный Институтом биоинженерии и нанотехнологий (IBN), предлагает ученым платформу для понимания этого явления, предоставляя им идеи, необходимые для разработки более эффективных методов лечения этих заболеваний.
Исполнительный директор IBN, профессор Джеки Ю. Ин сказал, "Наши исследователи сосредоточились на создании биомиметических материалов для наномедицины, а также приложений для клеточной и тканевой инженерии. Новые сверхмалые пептиды, разработанные IBN, не только высокоэффективны в качестве субстратов для синтетических культур клеток, но и в качестве модели для изучения тайны образования амилоида. Такое фундаментальное понимание могло бы способствовать продвижению лечения амилоид-связанных расстройств."
Впервые обнаруженные в 2011 году руководителем группы IBN и главным научным сотрудником доктором Шарлоттой Хаузер, пептиды были образованы всего из 3-7 аминокислот, что делает их самым маленьким из когда-либо известных классов самособирающихся алифатических соединений. Пептиды выполняют в организме широкий спектр функций и отличаются от белков по размеру. Основываясь на этом более раннем исследовании, исследователи IBN обнаружили поразительное сходство между структурой своих синтетических пептидов и белковой структурой встречающихся в природе амилоидов в последнем исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Доктор Хаузер разработал, "Это первое доказательство того, что наши пептиды самоорганизуются таким же образом, как и встречающиеся в природе амилоидные последовательности. Зная, что процесс образования амилоида является общим для различных хронических дегенеративных заболеваний, наша цель – определить конкретный триггер, чтобы мы могли разработать соответствующие лекарства для ингибирования и контроля образования агрегатов."
Команда IBN в сотрудничестве с исследователями из Института высокопроизводительных вычислений и Европейского центра синхротронного излучения проверила свои пептиды с помощью основных белковых последовательностей трех заболеваний: болезни Альцгеймера, диабета и рака щитовидной железы.
Результаты показали, что механизм самосборки амилоидов из более мелких промежуточных структур в более крупные амилоидные структуры был подобен тому, как образовывались пептиды IBN. Кроме того, это исследование поддерживает растущие доказательства того, что ранние промежуточные продукты более токсичны, чем конечные амилоидные волокна, и могут даже быть движущей силой образования амилоида.
На это исследование были поданы патентные заявки, и следующим шагом этого проекта является доклиническая оценка ультрамалых пептидных терапевтических средств. IBN также будет исследовать другие амилоидные заболевания, такие как дистрофия роговицы, которая может привести к слепоте.
Что такое пептиды?
Пептиды представляют собой последовательности аминокислот от короткой до средней длины, отличающиеся от белков на основании их меньшего размера. В белках молекулы складываются в определенную трехмерную структуру, которая влияет на их активность или функцию в организме. Амилоиды представляют собой четко структурированные агрегаты, которые образуются функциональными, но также и аномально свернутыми белками в организме.