При участии ИОХ РАН создан универсальный инструмент для изучения взаимодействий тубулина с лигандами

Тубулины — это важные гетеродимерные белки, образующие цитоскелетные структуры, известные как микротрубочки. Рост микротрубочек и их распад являются важными подпроцессами стадий роста и деления клеток, а потому тубулины представляют собой важную мишень при химиотерапии рака, а также при лечении ряда других болезней. Однако появление лекарственной устойчивости раковых клеток к препаратам, нацеленным на тубулин, стимулирует непрерывный поиск новых химиотерапевтических средств.

Большинство современных методов поиска лекарственных препаратов, нацеленных на конкретную мишень, в значительной степени основаны на чувствительном и точном количественном определении взаимодействий между мишенью и лекарственным препаратом. Это требует использования специфических зондов, таких как флуоресцентно меченые или радиоактивные лиганды, которые связываются со специфическими участками интересующих белков и, таким образом, могут сообщать об их взаимодействии с малыми молекулами. Для тубулина в настоящее время известно несколько таких участков, связывание с каждым из них приводит как к схожему, так и к отличающимся терапевтическим эффектам. Обнаружение лигандов, связывающихся с конкретным участком тубулина, в настоящее время является серьезной проблемой и обычно требует трудоемких и дорогостоящих исследований.

В совместной работе ученых Лаборатории направленной функционализации органических молекулярных систем ИОХ РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, ЦТП ФХФ РАН, ФИЦ ХФ им. Н.Н. Семенова РАН, Университета Назарбаева (Казахстан), ИМБ им. В.А. Энгельгардта РАН было обнаружено, что кумарин-30, коммерческий лазерный краситель, является новым связывающим агентом для тубулина, который связывается с колхициновым «карманом» тубулина и, как следствие, дестабилизирует микротрубочки in vitro и в культивируемых раковых клетках в субмикромолярных концентрациях. Сочетание его эффективности в качестве ингибитора полимеризации тубулина и его флуоресцентных свойств, таких как высокая яркость, усиление флуоресценции при связывании с тубулином и возбуждение/излучение в видимом спектре, делает это соединение превосходным флуоресцентным зондом для тубулина, совместимым с различными флуоресцентными методами идентификации новых связывающих агентов для тубулина. Объединив этот зонд с методом микромасштабного термофореза, был разработан быстрый и экономически эффективный метод идентификации малых молекул, связывающихся с различными участками тубулина. Разработанный подход обладает встроенной способностью различать связывающие колхицин лиганды (наиболее распространенный класс лигандов тубулина) от соединений, нацеленных на альтернативные участки, что делает его полезным инструментом как для механистических исследований, так и для ранних этапов разработки лекарств. С помощью предложенного метода были также обнаружены несколько новых ингибиторов полимеризации тубулина как из библиотеки Национального института рака (США), так и синтезированных авторами. Полученные результаты были подтверждены с помощью анализа динамики микротрубочек и клеточного цикла в культивируемых раковых клетках.

Источник:

Mikhail N. Anisimov, Maksim A. Boichenko, Anton A. Sivachev, Alexey N. Romanov, Ilya A. Lifshits, Julia N. Borzunova, Marina Janibekova, Vadim V. Mustyatsa, Timur P. Tikhonov, Andrey Yu. Plodukhin, Vitaly V. Shorokhov, Victor A. Tafeenko, Nina K. Ratmanova, Sergey S. Zhokhov, Roman A. Novikov, Olga I. Kechko, Alexander A. Makarov, Vladimir A. Mitkevich, Ivan A. Andreev, Ivan A. Vorobjev, Igor V. Trushkov, Olga A. Ivanova, Nikita B. Gudimchuk Coumarin-30 Enables Site-Resolved Detection of Tubulin Ligands by Microscale Thermophoresis Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e17086. DOI: 10.1002/anie.202517086.