На пути к лекарству будущего: учёные нашли способ ускорить разработку препаратов против гипертонии

Российские молекулярные биологи представили технологию, которая может ускорить создание новых препаратов от гипертонии и других сосудистых заболеваний. Учёные Московского физико-технического института (МФТИ) разработали методику получения белка AT1, участвующего в регуляции кровяного давления и сужении сосудов под действием гормона ангиотензина. Новый подход позволил увеличить выход белка в четыре раза, сообщает Центр научной коммуникации МФТИ.

"Этот рецептор играет ключевую роль в регуляции кровяного давления и контроле выведения воды и ионов в почках. Мы усовершенствовали протоколы его экспрессии и очистки для дальнейших биофизических исследований", — пояснил научный сотрудник МФТИ Иван Капранов.

Почему белок AT1 так важен

Белок AT1 (рецептор ангиотензина II типа 1) относится к семейству так называемых семиспиральных белков - особого класса молекулярных рецепторов, которые пронизывают клеточную мембрану. Их структура позволяет распознавать сигнальные молекулы во внешней среде и передавать информацию внутрь клетки.

Такие рецепторы участвуют в жизненно важных процессах — регуляции давления, работы почек, сосудистого тонуса. Почему сбои в их работе опасны? Нарушение функции AT1 приводит к повышению артериального давления, развитию сердечной недостаточности и почечных патологий. Поэтому именно этот белок стал одной из главных мишеней в современной фармакологии.

Сравнение с другими мембранными белками показывает, что AT1 сложнее синтезировать и стабилизировать, поскольку он чувствителен к изменениям в клеточной оболочке и легко теряет функциональную форму.

Проблема производства и что удалось решить

До недавнего времени получение активных форм белков AT1 было крайне трудоёмким. Традиционные методы синтеза с использованием клеток насекомых давали низкий выход, а значительная часть продукта разрушалась или сворачивалась в нерабочие агрегаты.

Почему производство белков такого типа считается сложным? Потому что мембранные рецепторы зависят от липидной среды — без неё они теряют пространственную структуру. Учёным нужно не просто создать молекулу, а "упаковать" её в правильную оболочку, имитирующую клеточную мембрану.

Исследователи из МФТИ проанализировали существующие методики, основанные на использовании клеток бабочки Spodoptera frugiperda. Команда выявила узкие места в синтезе и подобрала новый набор реагентов, которые мешают цепочкам белка AT1 слипаться, а также способствуют формированию водорастворимой формы рецептора.

Результат превзошёл ожидания: концентрация белка в клетках выросла с нуля до 72%, а общий выход увеличился примерно в четыре раза.

Научное и практическое значение работы

По данным Центра научной коммуникации МФТИ, оптимизация протокола экспрессии открывает путь к массовому производству AT1 для фундаментальных исследований. Чем доступнее такие белки, тем проще изучать их взаимодействие с лекарственными соединениями и выявлять новые механизмы регуляции давления.

"Рецепторы AT1 — это не просто биологические сенсоры, а ключевые звенья системы ангиотензина, определяющие работу сердца и сосудов. Повышение их доступности позволит точнее моделировать процессы, происходящие в организме человека", — уточнил Иван Капранов.

Можно ли на основе этой технологии создать новые препараты от гипертонии? Косвенно — да. Сам метод не является лекарством, но ускоряет ранние стадии разработки, когда исследователи проверяют, как потенциальные молекулы взаимодействуют с белком-рецептором.

Сравнение с прежними методами показывает, что теперь учёные смогут производить стабильные образцы AT1 в лабораторных масштабах без потери активности, что раньше считалось почти невозможным.

Как работают семиспиральные рецепторы

Семиспиральные белки (или GPCR-рецепторы) — одна из крупнейших групп белков человека. Они содержат семь спиральных участков, встроенных в клеточную мембрану, и реагируют на гормоны, ферменты, запахи и свет. Около 40% всех современных лекарств воздействуют именно на эти структуры.

Почему AT1 особенный среди них? Он напрямую контролирует действие ангиотензина II — пептида, который вызывает сокращение сосудов и повышение давления. Когда гормон связывается с рецептором, тот запускает каскад реакций, влияющих на почки и сосуды. Нарушение этого механизма ведёт к хронической гипертензии.

Сложность изучения таких рецепторов заключается в том, что они разрушаются при извлечении из клеток. Поэтому создание устойчивой лабораторной формы — ключ к пониманию их работы и точному моделированию лекарственных эффектов.

Перспективы биомедицинских исследований

Усовершенствованный метод синтеза AT1 позволит не только изучать строение белка, но и проводить биофизические эксперименты по взаимодействию с потенциальными препаратами. По оценке специалистов МФТИ, разработка ускорит скрининг соединений, регулирующих сосудистый тонус, и снизит стоимость фундаментальных исследований.

А что если технология будет применена к другим рецепторам? Учёные уверены, что подход универсален: его можно адаптировать для синтеза и очистки других семиспиральных белков, участвующих в регуляции дыхания, обмена веществ и нейромедиаторных сигналов.

Сравнение с международными лабораториями показывает, что российская методика сопоставима с лучшими зарубежными решениями и может стать основой для совместных фармацевтических проектов.

Значение для медицины и фармацевтики

Повышение выхода AT1 в четыре раза делает возможным масштабное производство белка для тестирования новых соединений против гипертонии, ишемической болезни сердца и почечных нарушений. Это особенно важно, поскольку традиционные препараты действуют опосредованно, а рецепторы ангиотензина — прямая мишень для коррекции давления.

Кроме того, технология пригодится для структурной биологии — направления, где исследователи изучают пространственное строение молекул. Стабильный и чистый образец рецептора AT1 поможет получить его трёхмерную модель с высоким разрешением, что критично для проектирования точечных лекарств.