Молекулярные «фильмы» могут ускорить разработку лекарств от рака

Эпигенетика занимается изучением регуляции экспрессии генов путем модификации эпигенома — слоя химических меток, покрывающего ДНК и помогающего определить активность конкретных генов. Метилирование ДНК и гистонов происходит в эпигеноме и приводит к выключению некоторых критических генов при раковой трансформации.
 
Ингибирование этого механизма с помощью лекарственных препаратов может восстановить экспрессию поврежденных генов и перепрограммировать поведение раковых клеток, вернуть их под контроль организма. В отличие от традиционных химиотерапевтических препаратов, эпигенетические средства не влияют на ДНК здоровых клеток, что делает их чрезвычайно перспективным для снижения побочных эффектов химиотерапии. Для создания эпигенетических препаратов необходимо точно знать динамическую структуру молекул белков-целей и самих лекарств, что очень сложно сделать, имея только статические изображения.

LSD1/CoREST представляет собой белковый комплекс, участвующий в эпигенетических изменениях. Экспрессия гена LSD1 повышена при многих видах рака. Недавние исследования показали, что LSD1-CoREST является связующим партнером для различных белков, участвующих в регуляции генов и изменении хроматина (комбинации ДНК и ДНК-упаковывающих белков-гистонов, в частности H3) клеточного ядра . Комплекс функционирует, как крошечный аллостерический зажим, который может обратимо открываться и закрываться, подстраиваясь под размеры партнеров. Понимание изменений, происходящих в конформации комплекса LSD1/CoREST, может способствовать разработке эпигенетических препаратов.

Исследователи из фармацевтического колледжа университета штата Юта разработали компьютерный симулятор молекулярной динамики LSD1/CoREST на основе имеющихся данных рентгеноструктурного анализа, эффективно трансформирующий статическое изображения комплекса в видеофильм. В несвязанном виде «рукоятки зажима» LSD1/CoREST вращаются, переходя из открытой в закрытую конфигурацию и наоборот. При связывании с гистоном H3 вращение существенно замедляется, что объясняет способность LSD1/CoREST связываться с таким широким кругом партнеров и может иметь отношение к ремоделированию хроматина.
 
Новая технология позволит эффективно провести скрининг крупных библиотек химических соединений и идентифицировать молекулы, наиболее подходящие для подавления эпигенетических целей.