A fehérjék számos feladatot látnak el a szervezetben, azonban az egyes fehérjék egyedi és kifinomult működésének megfejtése óriási kihívás. A 2024-es kémiai Nobel-díjat is fehérjékkel foglalkozó kutatásokért ítélték oda, Demis Hassabis és John Jumper a fehérjék szerkezetének előrejelzésével, David Baker pedig új fehérjék tervezésével érdemelte ki az elismerést.
Mint a HUN-REN közleményében fogalmaznak, egyetlen sejten belül több tízezer egyedi szerkezetű fehérje található, amelyek a fehérje-fehérje kölcsönhatásokon keresztül hálózatokat alkotnak. Ezek a kölcsönhatások kulcsfontosságú eseményeket képesek befolyásolni, például szerepet játszanak új sejtek létrejöttében, a sejtek működésében és végül halálukban.
Számos betegségben éppen a fehérjék kölcsönhatására épülő kommunikációs hálózat sérül: nem jönnek létre a kapcsolatok, vagy nem kívánt kapcsolódások alakulnak ki.
A kutatók szerint ilyenkor a lehetséges gyógymód az érintett fehérjék közvetlen kommunikációjának helyreállítása lehet.
A fehérjék közötti kölcsönhatásokat azonban csak nehezen lehet befolyásolni, mivel nagy felületen alakulnak ki, és a kölcsönható felületek az alakjukat is változtathatják. Erre jó megoldás lehet a többi fehérjéből származó, szerkezetileg stabil fehérjedarabkák, vagy azokat utánzó mesterséges kölcsönható molekulák felhasználása, ezek ugyanis képesek illeszkedni az érintett fehérje felszínére.
A kutatóknak olyan általános módszert sikerült kidolgozniuk, amely az érintett fehérjék jellegétől és szerkezeti sajátosságaitól függetlenül képes azonosítani a kölcsönható fehérjét utánzó mesterséges molekulákat. Ehhez olyan molekulagyűjteményt hoztak létre, amely kódolja a leggyakoribb kölcsönhatási mintázatokat, amelyekből maga az érintett fehérje választja ki a kölcsönható molekulákat. Eredményeikről az Angewandte Chemiea című szakfolyóirat címlapján megjelent cikkükben számoltak be.
A kutatók UV-fényérzékelő segítségével azonosították a kötődő molekulákat. Mivel ezek a molekulák megváltoztatják a fehérje tömegét, így mérhetővé válnak, lehetővé teszik a kölcsönható felületek feltérképezését és hatékony, kisebb molekulák kifejlesztését is.
A kidolgozott módszert mindkét alapesetre vizsgálták: a nem kívánt kölcsönhatások megakadályozására és a hiányzók pótlására is.
Onkológiai betegségekkel összefüggésben bizonyították, hogy a molekulák gátolhatják a káros fehérje-összekapcsolódást vagy helyettesíthetik a hiányzó partnereket.
Keserű György Miklós, a HUN-REN TTK Gyógyszerinnovációs Központ igazgatója kifejtette: a rák kialakulásában és terjedésében meghatározó szerepe van a sejtekben található fehérjék kölcsönhatásán alapuló jelátviteli útvonalaknak. Az új eljárással ezeket a kölcsönhatásokat és így az érintett jelátviteli útvonalakat specifikusan tudják befolyásolni. Többek között sikerrel célozták meg a tumorok mintegy 30 százalékában érintett és több fehérjével is kölcsönhatni képes K-Ras-fehérjét, a genetikai átírásban szerepet játszó STAT3-fehérjét, valamint az egyes onkogén mutációk terjedéséért felelő faktorokat.
A módszerrel a kutatók a megbetegedések hátterében álló, kölcsönhatásokban szerepet játszó fehérjéket, azaz potenciális gyógyszercélpontokat tudnak jellemezni és validálni.
Martinek Tamás, a Szegedi Tudományegyetem professzora hangsúlyozta, az eljárással olyan molekulákat lehet azonosítani, amelyek képesek a fehérjék hálózati kommunikációjában betegségek miatt kialakuló hibákat a kölcsönható partnerek utánzásával javítani. A módszer nagy értéke, hogy a célzott fehérjeszerkezet hiányában és kölcsönható partnereinek jellemzése nélkül is sikeresen alkalmazható. Ezek alapján azt remélik, hogy széles körű alkalmazásra talál majd a gyógyszerkutatásban.