Создан пептид для доставки веществ к мишеням в клетке

Исследователи из Великобритании и Германии создали de novo белок, который представляет собой антипараллельный гетеродимер. Одна часть димера локализуется в нужном клеточном компартменте или метит молекулярный комплекс, вторую связывают с веществом (например, препаратом или красителем) и добавляют к клеткам. Две части белка соединяются, и вещество оказывается в таргетируемой области.

Credit:
123rf.com

В последние годы были разработаны различные активные вещества, способные влиять на процессы, происходящие внутри клеток. Но доставка этих веществ в целевые клеточные компартменты — это уже другая задача. Некоторые молекулы могут захватываться клеткой путем эндоцитоза и попадать в эндолизосомальную систему. Но это не гарантирует их доставку до цели. Исследователи из Великобритании и Германии создали de novo белок, способный транспортировать вещества (например, препараты или красители) в различные клеточные структуры.

Для решения этой проблемы ученые разработали специальный СС-пептид (СС — coiled coil, или так называемая «спиральная катушка»). Такой пептид состоит из двух альфа-спиралей, свернутых вместе. Изначально было сконструировано два пептида: антипараллельный гомодимер apCC-Di и антипараллельный гетеродимер apCC-Di-AB, состоящий из apCC-Di-A и apCC-Di-B, но в конце концов исследователи сосредоточились на втором. Одна из частей белка была обогащена аргинином, а другая — аспартатом.

Авторы подробно изучили строение и свойства полученного пептида. Они показали, что его компоненты подходят друг к другу, как «ключ к замку», образуя связи между аргинином и аспартатом. Также ученые подтвердили антипараллельную природу димера. При введении флуоресцентного красителя и гасителя флуоресценции в антипараллельные структуры наблюдалось гашение красителя, в то время как в параллельных конструкциях присутствовал флуоресцентный сигнал. У полученного пептида флуоресценции не наблюдалось. То же показали эксперименты на клетках Escherichia coli.

На следующем этапе ученые попробовали транспортировать вещества в клетки культуры HeLa с помощью полученного гетеродимера. N-конец димеров A и B пометили флуорофором TAMRA. Пептиды добавляли к культуре клеток, через час наблюдали результат: в цитозоль клеток попадал только пептид apCC-Di-B, обогащенный аргинином.

Кроме того, авторы подтвердили, что apCC-Di-B, поглощенный клеткой, по-прежнему может связываться с apCC-Di-A. Для этого в клетку внедряли плазмиду, с которой экспрессировался белок apCC-Di-A, меченный GFP, после чего добавляли TAMRA-apCC-Di-B. Авторы продемонстрировали совместную иммунопреципитацию этих двух белков.

Далее авторы получили комплекс apCC-Di-А с лизосомальными мембранными белками в клетках, а затем к культуре добавили TAMRA-apCC-Di-B. Пептид успешно метил выбранный компартмент.

Также авторы показали, что apCC-Di-B может доставлять в клетку функциональные пептиды, например, лиганд кинезина 1 KinTag. Для этого клетки, экспрессирующие LAMP1–mGFP–apCC-Di-A, обрабатывали пептидом TAMRA-KinTag–apCC-Di-B. Результаты эксперимента подтвердили, что в клетке образовался комплекс apCC-Di-AB. Это означает, что пептид был доставлен.

Авторы подчеркивают, что разработанные ими пептиды могут быть использованы для импорта веществ внутрь клетки в различных целях. Синтез белков de novo — это один из многообещающих методов, который поможет осуществлять доставку молекул, лекарств или красителей в клетки.

Источник

Rhys G.G., et al. De novo designed peptides for cellular delivery and subcellular localisation. Nature Chemical Biology (2022), July 14, 2022. DOI: 10.1038/s41589-022-01076-6

Добавить в избранное

Вам будет интересно