Болезнетворный дефект РНК заблокировали низкомолекулярным соединением

Американские ученые создали низкомолекулярное соединение, которое способно блокировать один из типов дефекта РНК и устранять проявления вызванного этим дефектом заболевания в культуре человеческих клеток. Отчет о разработке опубликован в журнале Nature Communications.

Сотрудники Исследовательского института Скриппса и Техасского университета провели поиск молекул, способных блокировать участки РНК, содержащие множественные повторы. Такие повторяющиеся последовательности приводят к синтезу дефектных белков и, по данным руководителя работы Мэттью Диснея (Matthew Disney), лежат в основе развития более чем 30 заболеваний, которые в настоящее время неизлечимы.

Ученые разработали методику двухмерного комбинаторного скрининга, позволяющего определять взаимодействие конкретных пар нуклеотидов РНК с имеющими сродство к азотистым основаниям низкомолекулярными соединениями. Эти соединения — производные бензимидазола, бензамидина и анилина — были взяты из библиотек Скриппсовского института и Национального института рака. Для удобства исследования были выбраны только флуоресцирующие молекулы, их оказалось 104.

Эти соединения инкубировали с разными типами РНК, чтобы выявить их сродство к азотистым основаниям и селективность. На основании химического строения отобранных веществ ученые построили диаграмму Венна, позволяющую выявить их особенности, обеспечивающие селективность в отношении заданных пар нуклеотидов: аденин-урацил (АУ) и гуанин-цитозин (ГЦ). Наиболее подходящие молекулы-кандидаты проверили на сродство к заданным типам РНК.

Выяснилось, что два бензамидиновых производных селективно связываются с АУ. Эти соединения использовали для связывания пентануклеотидных повторов АУУЦУ, которые вызывают дисфункцию митохондрий и активацию апоптоза (естественной гибели клеток), приводящие к развитию тяжелого заболевания — спиноцеребеллярной атаксии 10 типа (СЦА-10, проявляется прогрессирующими нарушениями координации и параличом рук). По итогам эксперимента ученые выбрали одно из веществ (ему дали обозначение AU по нуклеотидной мишени) для создания поливалентных модулей, связывающих заданные повторы.

Из двух молекул азида AU, соединенных пептидными цепочками разной длины, исследователи создали димеры 2AU-n и проверили их на способность блокировать последовательность пентапептидных повторов АУУЦУ. Выяснилось, что лучше всего для этих целей подходит димер, содержащий две пептидных связи (2AU-2).

Это соединение испытали на культуре фибробластов пациентов с СЦА-10. За 48 часов 2AU-2 в 50-наномолярной концентрации снизило активность фермента апоптоза каспазы-3 до нормальных величин и уменьшил долю пораженных митохондрий с 70–80 до 10–15 процентов. Эксперимент со здоровыми клетками не выявил признаков токсичности соединения.

Таким образом, 2AU-2 стало первым низкомолекулярным веществом, селективно связывающим повторы РНК и предотвращающим их нежелательные биологические эффекты, что делает его лекарством-кандидатом для лечения СЦА-10. Разработанный подход может использоваться в создании соединений, связывающих другие (потенциально любые) повторные последовательности, приводящие к различным заболеваниям, таким как болезнь Хантингтона, миотоническая дистрофия 1 и 2 типов и другие.

Олег Лищук

Американские ученые создали низкомолекулярное соединение, которое способно блокировать один из типов дефекта РНК и устранять проявления вызванного этим дефектом заболевания в культуре человеческих клеток. Отчет о разработке опубликован в журнале Nature Communications.

Сотрудники Исследовательского института Скриппса и Техасского университета провели поиск молекул, способных блокировать участки РНК, содержащие множественные повторы. Такие повторяющиеся последовательности приводят к синтезу дефектных белков и, по данным руководителя работы Мэттью Диснея (Matthew Disney), лежат в основе развития более чем 30 заболеваний, которые в настоящее время неизлечимы.

Ученые разработали методику двухмерного комбинаторного скрининга, позволяющего определять взаимодействие конкретных пар нуклеотидов РНК с имеющими сродство к азотистым основаниям низкомолекулярными соединениями. Эти соединения — производные бензимидазола, бензамидина и анилина — были взяты из библиотек Скриппсовского института и Национального института рака. Для удобства исследования были выбраны только флуоресцирующие молекулы, их оказалось 104.

Эти соединения инкубировали с разными типами РНК, чтобы выявить их сродство к азотистым основаниям и селективность. На основании химического строения отобранных веществ ученые построили диаграмму Венна, позволяющую выявить их особенности, обеспечивающие селективность в отношении заданных пар нуклеотидов: аденин-урацил (АУ) и гуанин-цитозин (ГЦ). Наиболее подходящие молекулы-кандидаты проверили на сродство к заданным типам РНК.

Выяснилось, что два бензамидиновых производных селективно связываются с АУ. Эти соединения использовали для связывания пентануклеотидных повторов АУУЦУ, которые вызывают дисфункцию митохондрий и активацию апоптоза (естественной гибели клеток), приводящие к развитию тяжелого заболевания — спиноцеребеллярной атаксии 10 типа (СЦА-10, проявляется прогрессирующими нарушениями координации и параличом рук). По итогам эксперимента ученые выбрали одно из веществ (ему дали обозначение AU по нуклеотидной мишени) для создания поливалентных модулей, связывающих заданные повторы.

Из двух молекул азида AU, соединенных пептидными цепочками разной длины, исследователи создали димеры 2AU-n и проверили их на способность блокировать последовательность пентапептидных повторов АУУЦУ. Выяснилось, что лучше всего для этих целей подходит димер, содержащий две пептидных связи (2AU-2).

Это соединение испытали на культуре фибробластов пациентов с СЦА-10. За 48 часов 2AU-2 в 50-наномолярной концентрации снизило активность фермента апоптоза каспазы-3 до нормальных величин и уменьшил долю пораженных митохондрий с 70–80 до 10–15 процентов. Эксперимент со здоровыми клетками не выявил признаков токсичности соединения.

Таким образом, 2AU-2 стало первым низкомолекулярным веществом, селективно связывающим повторы РНК и предотвращающим их нежелательные биологические эффекты, что делает его лекарством-кандидатом для лечения СЦА-10. Разработанный подход может использоваться в создании соединений, связывающих другие (потенциально любые) повторные последовательности, приводящие к различным заболеваниям, таким как болезнь Хантингтона, миотоническая дистрофия 1 и 2 типов и другие.

Олег Лищук