Новый метод исследования механизма действия ингибиторов «починки» ДНК
Коллектив ученых с биологического факультета МГУ и НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского предложил новый метод для изучения механизма действия ингибиторов поли(АДФ-рибозо)полимеразы (PARP). Этот фермент играет ключевую роль в репарации ДНК, а его ингибиторы представляют большой интерес для разработки противоопухолевых препаратов. Некоторые из них, такие как олапариб (Lynparza), уже одобрены для терапии рака молочной железы и яичников. Новый подход позволяет детально исследовать как известные клинические ингибиторы (олапариб, талазопариб, велипариб), так и перспективные соединения, разрабатываемые в МГУ.
Значение PARP и его ингибиторов в медицине
PARP — это белок, участвующий в восстановлении повреждений ДНК. При разрывах нитей ДНК PARP активируется, связывается с поврежденным участком и синтезирует поли(АДФ-рибозу) — сигнальный полимер, привлекающий другие белки репарации. Ингибирование PARP нарушает этот процесс, что особенно важно в терапии опухолей с дефектами системы репарации, например, при мутациях в генах BRCA. Однако механизм действия ингибиторов может различаться: одни блокируют связывание PARP с ДНК, другие подавляют каталитическую активность фермента. Для рационального дизайна лекарств необходимо точно понимать, как именно соединение влияет на PARP.
Суть предложенного метода
Метод основан на электрофорезе в полиакриламидном геле (ПААГ), который позволяет анализировать взаимодействие PARP с ДНК и оценивать влияние ингибиторов на этот процесс. В качестве активатора PARP используется короткая двуцепочечная ДНК, имитирующая повреждение. При связывании PARP с ДНК образуются комплексы, которые можно детектировать по появлению дополнительных полос при электрофорезе. Если добавить субстрат НАД+, PARP начинает синтезировать поли(АДФ-рибозу), что приводит к изменению заряда комплекса и его диссоциации от ДНК (исчезновение полос). Ингибиторы могут влиять на оба этапа:
- Нарушение связывания PARP с ДНК – проявляется в отсутствии комплексов даже без НАД+.
- Подавление каталитической активности – комплекс образуется, но не диссоциирует даже в присутствии НАД+.
Таким образом, метод позволяет не только выявлять ингибирующую активность, но и определять конкретный механизм действия соединения.
Практические результаты
С помощью этого подхода ученые охарактеризовали несколько известных ингибиторов PARP. Например, было показано, что велипариб препятствует образованию комплекса PARP–ДНК, в то время как другие соединения могут влиять на каталитическую стадию. Также были протестированы новые ингибиторы на основе 7-метилгуанина, разрабатываемые в МГУ. Метод позволяет быстро отбирать наиболее перспективные молекулы для дальнейших исследований.
Преимущества метода
Как отмечают авторы, метод прост, надежен и может быть воспроизведен в стандартной биохимической лаборатории. Он не требует сложного оборудования и позволяет одновременно анализировать как ДНК-связывающую, так и каталитическую активность PARP. Это делает его удобным инструментом для скрининга новых потенциальных лекарств.
Перспективы применения
Разработка отечественных ингибиторов PARP — важная задача, особенно в контексте импортозамещения в фармацевтике. Предложенный метод ускоряет процесс создания новых препаратов, позволяя быстро оценивать их механизм действия. В дальнейшем это может привести к появлению новых эффективных противоопухолевых средств.
Исследование выполнено в рамках Научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология» и опубликовано в «Вестнике Московского университета». Работа демонстрирует, как фундаментальные биохимические методы могут быть применены для решения актуальных медицинских задач.