Лекарства с сахарными цепочками

Многие белки содержат узоры из молекул сахара (гликаны) и состоят из нескольких агрегированных субъединиц. Такое гликозилирование и олигомеризация оказывают решающее влияние на функции белка и должны учитываться при разработке биофармацевтических препаратов.Нативная масс-спектрометрия сверху вниз  

В обычном МС молекулы распадаются на фрагменты, но нативный МС позволяет исследовать сложенные олигомеры белков, связанные с гликанами. В методе "сверху вниз" олигомеры затем разделяются с помощью газофазной диссоциации и измеряются. На последнем этапе газофазная фрагментация используется для разделения и анализа гликанов. Таким образом, для данного белкового комплекса можно определить соотношение мономеров и олигомеров, присутствующих в организме или в партии лекарств, а также определить, какие различные модели гликозилирования и в каких количествах встречаются.

Команда сосредоточилась на гликанах, которые расположены на границе раздела двух субъединиц и могут играть важную роль в олигомеризации. Они сравнили результаты своих измерений с теоретической моделью, которая была рассчитана на основе диссоциированных субъединиц. Это позволило сделать выводы о стабилизирующем эффекте гликанов.

Терапевтические гликопротеиновые сборки

Одним из терапевтических гликопротеинов, изученных командой, был интерферон-β (IFN-β), противовоспалительный цитокин, который используется для лечения таких заболеваний, как рассеянный склероз. IFN-β1a образует асимметричный гомодимер. МС-анализ показал, что большинство первичных форм как мономера, так и димера гликозилированы. Однако для этого цитокина димеризация не зависит от статуса гликозилирования.

С фактором некроза опухоли-α (TNF-α), воспалительным цитокином, дела обстоят иначе. Биофармацевтические препараты на основе антител, нейтрализующие TNF-α, используются при аутоиммунных заболеваниях, таких как ревматоидный артрит, болезнь Крона или псориаз. TNF-α представляет собой гомотример с одним гликаном на границе раздела каждой субъединицы. МС-анализ, а также эксперименты с малой молекулой, нарушающей тримеризацию, показали, что гликаны значительно стабилизируют тример TNF-&alpha-.

Исследователи также изучили фолликулостимулирующий гормон (ФСГ, фоллитропин) — гетеродимер, состоящий из субъединиц α и β. Препараты на основе фоллитропина α используются для лечения бесплодия. Команда обнаружила необычное распределение гликанов на субъединице α. Один из этих гликанов интенсивно взаимодействует с субъединицей β и явно участвует в регуляции димеризации.

Знания, полученные в ходе нативных нисходящих МС-экспериментов, могут помочь адаптировать гликаны в терапевтических белках для повышения их стабильности и эффективности.