Новости химической науки > «Волосатые» ферменты выживают, путешествуя по пищеводу

Исследователи из Швейцарии разработали способ стабилизации ферментов в условиях, характерных для пищеварительного тракта. Такая стабилизация достигается за счет связывания ферментов с полимерами.

Новый подход предлагает способ разработки лекарств белковой структуры, которые могут применяться перорально, не разрушаясь при таком приеме. Результаты работы также могут стать основой для разработки новой терапевтической стратегии, необходимой при лечении ряда заболеваний, связанных с аномальной активностью ферментов – например, глютеновой болезни.

Модификация ферментов полимерами для применения в фармацевтике не является чем-то новым – такой подход уже несколько лет применяется для увеличения времени жизни ферментов в организме и подавления любого иммунного отклика, связанного с работой ферментов. Тем не менее, даже такие модифицированные ферменты обычно вводятся в организм с помощью инъекций или другим способом, позволяющим обойти движение по желудочно-кишечному тракту.

Рисунок из Nat. Chem., 2013, DOI: 10.1038/nchem.1675

Исследования, посвященные влиянию модификации ферментов на активность, которую они проявляют при пероральном приеме, проводились гораздо реже. Это связано с тем, что в ряде случаев модификация каталитически активного белка с целью защитить его от жестких условий, характерных для пищеварительной системы человека приводит к деградации белка или утрате им его биологической активности.

Жан-Кристоф Леру (Jean-Christophe Leroux) с коллегами из Швейцарского федерального технологического института решили продемонстрировать, что некоторые модификации полимеров могут стабилизировать ферменты в различных частях желудочно-кишечного тракта. Леру отмечает, что полученные в его группе результаты весьма важны, поскольку существует целый ряд болезней, для лечения которых важно разработать способ перорального введения лекарства. К таким заболеваниям относятся недостаточность поджелудочной железы, фенилкетонурия и глютеновая болезнь.

В течение нескольких лет исследователи из группы Леру работали над способами лечения глютеновой болезни – генетического аутоиммунного расстройства, связанного с неспособностью кишечника переваривать клейковину злаковых (глютен) и, в частности, один из основных компонентов глютена — глиадин. Решив первоначально выяснить, какое влияние оказывает модификация полимерами ферментов на их активность, исследователи модифицировали несколько ферментов и, способных разрушать глютен, различными полимерами и отслеживали, как такая модификация влияла на стабильность белков.

Как отмечает Леру, хотя и ожидалась некоторая степень стабилизации белков, исследователи к приятному удивлению обнаружили, что дендронизированный полимер (полимер, обладающий линейной главной цепью и щеткообразными боковыми группами), значительно увеличивает стабильность глютеназы в желудочно-кишечном тракте, что было продемонстрировано исследованиями in vitro.

Исследователи пока еще не до конца разобрались в механизме стабилизации фермента дендронизированным полимером. Одним из предположений является, что причиной повышения устойчивости является комбинация неспецифических взаимодействий фермент-полимер с действием муцина, присутствующего в пищеварительном тракте. Модифицированные ферменты более устойчивы к денатурации и деградации пепсином. В настоящее время Леру с коллегами пытается выяснить механизм стабилизации более детально.

Источник: Nat. Chem., 2013, DOI: 10.1038/nchem.1675

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #химия полимеров