Модифицированные бактериофаги помогли найти терапевтические пептиды

Аннотация. Автор: Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c04424

Международная группа исследователей из Департамента медицины и наук о жизни (MELIS) Университета Помпеу Фабра и Стэнфордского университета (Калифорния) разработала систему для идентификации высокоселективных пептидов с большим терапевтическим потенциалом.

Метод основан на использовании биологически и химически модифицированных бактериофагов для одновременного и высокоточного скрининга до 1 миллиарда пептидов. Это позволяет выявить те из них, которые могут успешно различать очень похожие белки, играющие значительную роль в развитии рака и диабета соответственно и которые в настоящее время лечатся неспецифическими препаратами.

Экспериментальное исследование, опубликованное в Journal of the American Chemical Society, представляет новую технику на основе фагового дисплея для специфического распознавания взаимодействия между двумя белками: протеазой и субстратом.

Новая методика позволила очень точно идентифицировать пептиды, способные различать белки с гомологией до 70%, такие как белок активации фибробластов α (FAPα) и дипептидилпептидаза 4 (DPP4). Эти белки играют важную роль в развитии рака и диабета 2-го типа соответственно.

FAPα — это белок с высоким терапевтическим потенциалом, который сверхэкспрессируется в 90% карцином, и его высокий уровень ассоциируется с плохим прогнозом. Структура этого фактора очень похожа на DPP4, белок, на который действуют препараты для регуляции диабета 2-го типа, что приводит к перекрестной реактивности между ингибиторами FAPα, которые неспецифически распознают DPP4.

Чтобы избирательно различать два белка, исследовательская группа внесла две модификации в упомянутую технику. В библиотеку субстратов для анализа были добавлены макроциклический пептид и флуоресцентный элемент.

«Макроциклический пептид благодаря своей кольцевой форме снижает гибкость субстрата, что помогает нам минимизировать неспецифическое связывание с другими протеазами», — объясняет Марта Барноль-Шикота, руководитель группы биологической химии в MELIS-UPF и соавтор исследования.

Таким образом, им удалось снизить перекрестную реактивность между протеазами и субстратами, оставив только те, что обладают сильным и специфическим взаимодействием.

«С помощью этой техники мы добиваемся более точного распознавания целевых белков по сравнению с некоторыми применяемыми препаратами», — добавляет Барноль-Шикота.

По словам Барноль-Шикоты, разработанные командой пептиды можно использовать in vivo — в исследованиях с клетками и организмами — в диагностических целях, поскольку «кольцевые структуры более жесткие и, следовательно, более устойчивы к деградации». Более того, благодаря высокой селективности методика является более чувствительной, потому что «сокращение неспецифических реакций позволяет идентифицировать белок, с которым связана протеаза, без необходимости иметь её в большом количестве».

Следовательно, эти новые селективные пептиды можно использовать для идентификации прогностических биомаркеров при некоторых видах рака или для обнаружения новых терапевтических мишеней при других заболеваниях. Кроме того, благодаря способности излучать флуоресценцию, новая методика может найти применение в медицине, например, при операциях с флуоресцентным наведением.

Больше информации: Franco F. Faucher et al, Macrocyclic Phage Display for Identification of Selective Protease Substrates, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c04424

Источник: Universitat Pompeu Fabra - Barcelona