Российские ученые разработали биотехнологический алгоритм, позволяющий предсказывать структуру неизвестных белков-мишеней, которые могут быть задействованы в развитии болезни Альцгеймера. Этот прорыв даст новый импульс поиску инновационных терапевтических подходов.
Суть метода заключается в анализе так называемого альтернативного сплайсинга — механизма, при котором из одного гена могут считываться различные варианты РНК, приводящие к появлению разных форм белка. При болезни Альцгеймера баланс этих изоформ может нарушаться, что способно приводить к появлению патологически активных белков.
Алгоритм с названием TMTCrunch был применен к базе данных, объединяющей более чем 420 образцов мозговой ткани — как от пациентов с болезнью, так и от здоровых людей. Таким образом удалось исследовать, какие именно изоформы белков появляются или исчезают при нейродегенерации.
Анализ показал, что при болезни Альцгеймера происходят глубокие изменения в таких системах, как ионный транспорт, динамика цитоскелета и сплайсинг РНК — в тех процессах, которые давно связывают с гибелью нейронов и нарушением функций мозга. По словам ведущего научного сотрудника проекта Ирины Тарасовой из ФИЦ химической физики имени Семенова РАН, новый подход позволяет ускорить идентификацию белков-мишеней, что крайне важно для разработки специфических препаратов.
Ученые планируют дальше изучать найденные изоформы на клеточном и молекулярном уровне, чтобы выяснить, какие из них могут стать безопасной целью для терапии. Публикация с результатами работы была поддержана грантом Российского научного фонда и уже вышла в журнале Journal of Proteome Research.
Альтернативный сплайсинг — распространенный механизм: один ген может давать десятки и даже сотни разных форм белков, что значительно увеличивает функциональное разнообразие клеток.
При болезни Альцгеймера известные белковые мишени, такие как β-амилоид и тау-белок — далеко не весь потенциальный список. Новый алгоритм может выявлять редкие или неожиданно важные изоформы. Тау-белок, хорошо изученный в контексте Альцгеймера, сам представлен разными изоформами, образованными благодаря сплайсингу.
Прогнозирование новых мишеней — это не просто теоретическая работа: именно такие белки могут стать целями для разработки следующего поколения препаратов, которые будут действовать более адресно и эффективно.
Недавно суперкомпьютер Fugaku смоделировал работу коры головного мозга мыши. Ученые планируют создать симуляцию работы всего мозга — сначала мышиного, а потом и человеческого.
