Новая технология биосенсоров раскрывает активность ферментов внутри клеток

Дизайн и принцип работы ProKAS — модульной технологии для мультиплексного анализа активности киназ с помощью масс-спектрометрии. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65950-2

Исследователи из Корнеллского университета разработали мощный биосенсор, который с беспрецедентной детализацией показывает, как и где киназы — ферменты, контролирующие почти все клеточные процессы — включаются и выключаются внутри живых клеток.

Новая технология под названием ProKAS (Протеомные сенсоры активности киназ) описана в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications лабораторией профессора молекулярной биологии и генетики Маркуса Смолки.

«Учитывая сложности с текущими технологиями, нам было важно полностью переосмыслить способ отслеживания активности киназ и обеспечить пространственное разрешение», — сказал Смолка.

ProKAS использует цепочки аминокислот (пептиды), сконструированные для имитации естественных белков, на которые действуют киназы. Каждый пептид содержит уникальный «штрихкод», отмечающий его местоположение внутри клетки. Когда киназа действует на пептид, масс-спектрометрия обнаруживает как само действие, так и соответствующий штрихкод, раскрывая активность, местоположение и время действия фермента.

В исследовании команда использовала меченые пептиды для мониторинга активности киназ во время реакции клеток на противораковые препараты, вызывающие повреждение ДНК. Ученые смогли отследить действие ключевых киназ ответа на повреждение ДНК (ATR, ATM и CHK1) и увидеть, где и когда они активируются внутри клеток, включая специфические области ядра.

Система уже позволяет анализировать 36 образцов за один 30-минутный сеанс масс-спектрометрии. «Мы уже увеличиваем масштабы до сотен образцов», — отметил ведущий автор исследования Уилл Комсток.

В будущем технология может помочь фармацевтическим компаниям быстро тестировать экспериментальные препараты и определять механизмы их действия. Команда планирует интегрировать ProKAS с вычислительными инструментами и расширенными библиотеками пептидов для углубленного изучения того, как киназы формируют поведение клеток.