Исследователи из Казанского (Приволжского) федерального университета (КФУ) совместно с коллегами выявили неожиданное свойство противомалярийного препарата мефлохина: в сочетании с определенными антибиотиками он способен восстанавливать биосинтез белка в клетках с генетическими мутациями.
Эксперименты проводились на грибах Candida albicans, но если аналогичный эффект подтвердится на человеческих клетках, это может привести к прорыву в лечении наследственных заболеваний, таких как мышечная дистрофия Дюшенна (МДД).
В норме рибосомы — клеточные «фабрики белка» — считывают генетический код и синтезируют белки. Однако при некоторых мутациях в ДНК появляются преждевременные стоп-кодоны, из-за которых процесс останавливается, и белок не формируется. Ученые обнаружили, что мефлохин изменяет структуру рибосом, усиливая действие аминогликозидных антибиотиков. Это позволяет клетке «проигнорировать» ложный сигнал остановки и продолжить синтез полноценного белка.
Стоп-кодоны
Это «знаки остановки» в ДНК, которые говорят клетке: «Здесь заканчивается сборка белка». В норме они нужны, чтобы белок не становился слишком длинным. Но при генетических мутациях стоп-кодоны могут появляться слишком рано, и клетка не достраивает нужный белок. Это приводит к болезням, например, мышечной дистрофии.
Аминогликозидные антибиотики
Это группа антибиотиков (например, гентамицин), которые обычно борются с бактериями. Но ученые обнаружили, что они также могут «обманывать» рибосому, заставляя её игнорировать ложные стоп-кодоны и достраивать белок. Проблема в том, что высокие дозы вредны для организма. Мефлохин помогает усилить их эффект, снижая необходимую дозу.
Мы разработали новый метод кристаллизации рибосом дрожжеподобных грибов Candida albicans, который позволяет увидеть малые молекулы в активных центрах рибосомы, что ранее было трудно осуществить методом криоэлектронной микроскопии. Добавив к ней данные рентгеновской кристаллографии, мы смогли увидеть в 3D с атомарным разрешением, как меняется структура рибосомы при связывании с различными молекулами. Мы с коллегами продолжаем изучать структуры рибосом из различных организмов, чтобы более полно понимать основы протекания биохимических процессов внутри клетки.
Если дальнейшие исследования на животных и людях подтвердят эффективность, комбинация мефлохина и аминогликозидов может стать более безопасной альтернативой редактированию генома.
Исследование открывает новый путь — лечить генетические болезни не редактированием ДНК, а более мягким вмешательством, влияя на то, как клетка «читает» уже имеющийся код. Это дешевле, проще и потенциально безопаснее.
По оценкам специалистов, на разработку препарата уйдет 5–10 лет. В России около 1,3 тыс. детей страдают от МДД, и новое лечение могло бы значительно улучшить их качество жизни.
Читайте ещё материалы по теме:
«Градиентный» магнитный материал разработали казанские физики
Платина и свет: гибридную терапию для лечения рака создали в МИРЭА
В десятки раз эффективнее химиотерапии: учёные УрФУ разгромили рак новым препаратом