Белки выполняют в клетках строго определенные задачи — их форма и взаимодействия с другими молекулами определяют, как работает организм. Чтобы разобраться в механизмах болезней или найти мишени для лекарств, нужно точно анализировать изменения белковых комплексов прямо в живых клетках.

Один из методов — кросс-линкинговая масс-спектрометрия (XL-MS), которая позволяет «сшивать» взаимодействующие белки и изучать их структуру. Но проблема в том, что при выделении таких „сшитых“ пептидов теряется много материала, особенно если образец маленький. Это мешает достоверному анализу.

Команда профессора Чжан Лихуа из Даляньского института химической физики создала новый кросс-линкер DPST на основе диметилпиперидина, который решает эту проблему.

Результаты опубликованы в издании Angewandte Chemie International Edition.

Ключевые особенности:

• Проникает сквозь мембрану клетки.
• Позволяет выделять «сшитые» пептиды за один шаг, без потерь.
• Подходит для количественного анализа даже в малых образцах — например, всего из 10 000 клеток.

С помощью DPST ученые смогли:

• Построить карту взаимодействий белков в нейронах мыши, выращенных из одной эмбриональной клетки.
• Уловить короткие и слабые связи в динамичных средах, где белки образуют жидкие капли (фазовая сепарация).

Фазовая сепарация — процесс, при котором белки и другие молекулы в клетке собираются в отдельные капли, как масло в воде. Эти «капли» не имеют мембраны, но выполняют специфические функции, например, ускоряют химические реакции или изолируют поврежденные молекулы. Нарушения в этом процессе связывают с раком и болезнью Альцгеймера.

DPST открывает новые возможности для качественного и количественного анализа белковых комплексов — это серьезный шаг в биомедицине, — говорит профессор Чжан.

Главный плюс — метод позволяет работать с микроскопическими образцами, например, с редкими типами клеток или клиническими биопсиями, где материала всегда мало. Это важно для:

• Изучения ранних стадий болезней (рака, нейродегенерации), когда изменений в белках еще мало.
• Поиска мишеней для препаратов: если увидеть, как белки взаимодействуют в реальных клетках, а не в пробирке, можно точнее спроектировать лекарство.
• Анализа индивидуальных различий — например, почему у одних пациентов терапия работает, а у других нет.

Метод все еще требует масс-спектрометра — дорогого и сложного оборудования. Даже с упрощенной пробоподготовкой широкое внедрение в клиники или небольшие лаборатории будет затруднено. Кроме того, DPST пока тестировали только на культурах клеток и первичных нейронах — нужно проверять, как он поведет себя в тканях или крови.

Ранее российские ученые создали метод анализа клеточных белков для разработки лекарств.