Ученые нашли многообещающую молекулу Apt-7 против рака
Исследователи идентифицировали молекулу с повышенной антипролиферативной активностью (подавление избыточного размножения) в раковых клетках.
Витамин D3 выполняет важные биологические задачи, такие как поддержание минеральной плотности костей, что снижает риск переломов. Однако считается, что витамин D3 обладает противораковым действием, поскольку низкий уровень витамина D3 и сопутствующее перепроизводство фермента CYP24 связывают с неблагоприятным прогнозом для больных раком.
Молекулы, ограничивающие или ингибирующие (замедляющие) активность CYP24, а также молекулы, имитирующие действие витамина D3, в настоящее время изучаются в качестве возможных антипролиферативных лекарственных средств для лечения рака.
Однако многие из ингибиторов и аналогов D3, разработанных до сих пор, не давали достаточного клинического ответа, а также имели нежелательные побочные эффекты.
Теперь исследователи из Kanazawa University обнаружили химическое вещество, которое связывается с CYP24 и ингибирует его действие, а также проявляет многообещающую антипролиферативную активность. Кроме того, исследовательская группа дает обширное представление о лежащих в основе молекулярных механизмах.
Ученые протестировали огромное количество аптамеров ДНК, которые представляют собой одноцепочечные фрагменты ДНК со специализированными трехмерными структурами, которые могут связываться с определенными молекулами-мишенями и оказывать функциональный эффект при связывании.
Они искали аптамеры ДНК, которые связываются с CYP24, но не с аналогичным ферментом CYP271B, ответственным за синтез витамина D3.
Первоначальный список из 18 кандидатов на аптамеры был сужен до 11 кандидатов со специфическими молекулярными структурами. 11 репрезентативных аптамеров были протестированы in vitro на их способность ингибировать CYP24.
После этого осталось четыре кандидата, которые ингибировали CYP24, но не CYP27B1, один из которых (Apt-7) был оставлен для дальнейшего исследования.
Ученые провели моделирование связывания Apt-7 с CYP24. Был получен сценарий молекулярного докинга*, который они проверили экспериментально, сравнив поведение смеси витамина D3 и CYP24 с Apt-7 и без него.
Моделирование и эксперименты показали, что Apt-7 приводит к ингибированию активности CYP24, и происходит то, что аптамер, вероятно, взаимодействует с активным центром фермента.
Исследователи также выполнили высокоскоростную атомно-силовую микроскопию связывания CYP24 и Apt-7 в режиме реального времени, подтвердив сценарий молекулярной стыковки, полученный в результате моделирования.
Наконец, исследовательская группа изучила действие Apt-7 на клеточном уровне, введя молекулу в раковые клетки.
Ученые наблюдали значительное ингибирование CYP24 для линии раковых клеток, о которой известно, что она сверхэкспрессирует фермент CYP24, демонстрируя, таким образом, антипролиферативную активность.
По словам ученых, эти результаты «четко охарактеризовали и предположили, что молекула на основе аптамера ДНК может быть многообещающим ведущим кандидатом для противоопухолевой терапии.
Исследование было опубликовано в ACS Applied Materials & Interfaces.
*Молекулярный докинг — метод молекулярного моделирования, позволяющий предсказать наиболее выгодную для образования устойчивого комплекса ориентацию и конформацию одной молекулы в сайте связывания другой.