Небольшой белок, выделенный из свеклы, способен блокировать активность фермента под названием пролилолигопептидаза (POP), который расщепляет определенные гормоны и сигнальные молекулы и, как считается, контролирует воспалительные реакции организма.
По словам исследователей, открытие этого растительного белка может сделать возможными новые методы лечения, нацеленные на POP, который все чаще исследуется как мишень для нейродегенеративных и воспалительных заболеваний, таких как рассеянный склероз (РС) и болезнь Альцгеймера .
Исследование « Открытие ингибитора протеазы свеклы для идентификации и классификации пептидов цистинового узла растительного происхождения », опубликованное в Journal of Natural Products.
Многие виды растений эволюционировали, чтобы разработать механизмы, защищающие их от вредителей и травоядных. Один из таких механизмов использует производство небольших белков или пептидов, которые обладают высокой устойчивостью к вредителям и суровым условиям окружающей среды.
Ингибиторы пептидных протеаз — это класс пептидов, которые защищают растения от бактерий, вирусов и насекомых, разрушая ферменты, которые эти вредители используют для переваривания растительной ткани. Этот конкретный класс пептидов также является многообещающим в качестве кандидатов на пептидную терапию из-за их цистеиновых связей, которые иногда образуют «узловые структуры», которые делают их очень стабильными в кислой среде, а также обладают высокой устойчивостью к деградации.
Следует отметить, что цистеин — одна из 23 аминокислот, которые являются строительными блоками белков; когда два остатка цистеина взаимодействуют друг с другом, они могут образовывать высокостабильные дисульфидные связи, которые иногда переплетаются, образуя узел.
Хотя были идентифицированы многие подклассы этих ингибиторов пептидных протеаз, «все еще существует ограниченное понимание того, как определенные ингибиторы протеаз распределяются в царстве растений».
Исследователи из Центра физиологии и фармакологии Венского медицинского университета и их коллеги рассказали, как они открыли новый ингибитор пептидной протеазы из вида свеклы под названием Beta vulgaris. Этот ингибитор проявляет терапевтический потенциал, основанный не только на его узловой структуре, но и на его способности блокировать активность фермента POP.
Во время скрининга экстрактов листьев и мякоти B. vulgaris на наличие ингибиторов пептидных протеаз с дисульфидными связями исследователи обнаружили небольшой пептид, который они позже назвали Beta vulgaris трипсиновый ингибитор I, или сокращенно bevuTI-I.
После использования масс-спектрометрии для определения точной аминокислотной последовательности bevuTI-I, команда исследовала другие ранее описанные пептиды с аналогичными последовательностями, которые могли бы дать ключ к разгадке функции и свойств нового пептида.
Эти анализы показали, что последовательность bevuTI-I была подобна ингибиторам трипсина, обнаруженным в шпинате ( S. oleracea ) и в четырехчасовом растении ( Mirabilis jalapa ), которое принадлежало к подсемейству соединений, известных как ингибиторы трипсина узловатина. Эти ингибиторы трипсина имеют уникальную «узловую структуру», состоящую из трех дисульфидных связей, переплетенных друг с другом. (Трипсин — это фермент, расщепляющий белки.)
Дополнительные анализы показали, что bevuTI-I может ингибировать как трипсин, как ожидалось на основании его сходства с другими ингибиторами трипсина, так и POP. Как и трипсин, POP также может расщеплять белки и другие сигнальные молекулы в организме. Этот фермент также начали исследовать как потенциальную мишень для лечения некоторых воспалительных и нейродегенеративных расстройств из-за его способности контролировать воспалительные реакции.
«Это означает, что в будущих исследованиях эта группа растительных пептидов, называемых« узловатинами », например, содержащихся в свекле, потенциально может стать кандидатом на лекарство для лечения этих заболеваний», — сказал Кристиан Грубер, доктор философии, доцент центра и старший автор исследования, говорится в пресс-релизе.
Исследователи также обнаружили, что новый пептид bevuTI-I можно найти в коммерчески доступном свекольном соке, хотя и в очень небольших количествах. Они добавили, что было бы неразумно предполагать, что регулярное употребление свеклы защитит от воспалительных и нейродегенеративных заболеваний, поскольку на данный момент все еще неизвестно, может ли пептид всасываться через желудочно-кишечный тракт.
«Наше исследование подчеркивает большой потенциал ингибиторов растительной протеазы, выделенных из свеклы и других родственных видов растений, в качестве ценного источника для открытия пептидных лекарств для мишеней, вовлеченных в такие заболевания, как рак, нейродегенеративные расстройства и заболевания, связанные с иммунной системой», — пишут исследователи. .
Теперь команда планирует продолжить изучение свойств определенных природных соединений при разработке кандидатов на лечение.
«Мы ищем в больших базах данных, содержащих генетическую информацию о растениях и животных, расшифровываем новые типы пептидных молекул и изучаем их структуру, стремясь протестировать их фармакологически на ферментах или клеточных рецепторах … и, наконец, анализируем их на моделях болезней», — сказал Грубер.
Эти исследователи успешно использовали этот подход несколько лет назад для создания кандидата на лечение РС, T20K , на основе природного пептида растения, называемого циклотидом. T20K теперь лицензирован для Cyxone и показал многообещающую эффективность в снижении продукции провоспалительных сигнальных молекул на животных моделях с РС.
Также было обнаружено, что он безопасен и хорошо переносится здоровыми добровольцами, участвовавшими в испытании фазы 1. В настоящее время планируется проведение потенциального испытания фазы 2 по оценке T20K у пациентов с РС.
