В «Сириусе» придумали новый метод диагностики возрастных заболеваний
Камчатские бактерии, чей белок адаптировался к экстремальным температурам горячих источников, помогут выявить стареющие клетки организма. Метод их использования для лечения онкологических и возрастных заболеваний предложили молодые ученые Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус», а их исследование грантом поддержал Российский научный фонд.
Пожилым людям часто не хватает витамина В12, из-за чего растет риск появления возрастных заболеваний или нарушений психики. Дело в том, что этот витамин напрямую связан с процессом метилирования дезоксирибонуклеиновой кислоты— небольшой модификации одной из «букв» ДНК (речь о первых буквах наименований нуклеотидов в ДНК: аденин (А), гуанин (G), цитозин (С) и тимин (Т)), из-за чего некоторые гены перестают работать, а другие, наоборот, начинают. При старении клеток этот процесс меняется глобально, что приводит к изменению работы отживающих свое клеток — в частности, уменьшение скорости появления новых (из стволовых) и увеличение числа возрастных. Эти изменения часто приводят к патологическим состояниям и заболеваниям.
Витамин В12 участвует в производстве важнейшего компонента для метилирования ДНК, и по его концентрации можно диагностировать болезни. Но сейчас нет простых и эффективных способов измерить его содержание в клетках. В крови это сделать это можно, но это не репрезентативный показатель — если в крови нет дефицита В12, это не значит, что его нет в клетках. Именно эту проблему и должна решить разработка Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус». Там создают неинвазивный молекулярный инструмент для количественного измерения объема витамина в клетках.
Никита Кульдюшев
Фото: © пресс-служба «Сириуса»
Коллектив молодых ученых возглавляет старший научный сотрудник направления «Биотехнологии» Никита Кульдюшев — бакалавр и магистр МФТИ, Ph.D Йенского университета им. Фридриха Шиллера (Германия). Чтобы получить новый молекулярный инструмент, он предложил воспользоваться связывающим белком, который создан самой природой. Особенность витамина В12 в том, что он не синтезируется млекопитающими или растениями, только бактериями, причем не всеми. Микробы, которые не способны на это сами, берут его из окружающей среды при помощи особого белка, находящегося в их клеточной мембране. Если внедрить в него флуоресцентные белки, получившаяся конструкция будет способна подсвечивать В12. Команда проекта модифицирует ее так, чтобы при разной концентрации витамина излучение отличалось по силе.
«Такое вмешательство может разрушить либо витамин В12-связывающий белок, либо саму способность связывать. Чтобы избежать этого, мы используем как основу биосенсор бактерии, чьи белки привыкли к экстремальным условиям. Мы получили из Всероссийской коллекции микроорганизмов ряд микробов, живущих на территории нашей страны. Это представитель царства архей Thermogladius calderae, обитающий в наземном горячем источнике кальдеры вулкана Узон на Камчатке при температуре +85 °C, бактерии Fervidicoccus fontis из близкого источника и Fervidobacterium riparium из горячего источника острова Кунашир Курильских островов, живущие при температуре +65…+70 °C», — рассказывает Никита Кульдюшев.
По словам ученого, экстремальная температура окружающей среды привела к чрезвычайной стабильности белков этих организмов — их температура плавления выше температуры кипения воды. А значит, они с большей вероятностью останутся работоспособными после вставки флуоресцентных белков. Раньше никто не получал в лаборатории и не охарактеризовал извлеченные из термофилов белки. Поэтому ученым «Сириуса» предстоит оценить их функциональность и способность связывать В12. На разных этапах исследования к работе привлекаются и студенты аспирантуры (направление «Молекулярная биология»), а также магистратуры («Молекулярная медицина» и «Медицинская химия»). В ближайшее время научная группа планирует получить первый прототип флуоресцентного молекулярного инструмента. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-75-01141.
