연구원들은 약물 발견을 위한 단백질 상호작용 측정을 빠르게 추적하는 도구를 개발하다

토론토 대학의 연구자들이 이끄는 팀은 SIMPL2라는 플랫폼을 만들어냈습니다. 이 플랫폼은 측정 정확도를 높이는 동시에 검출 과정을 간소화하여 단백질-단백질 상호작용 연구에 혁명을 일으켰습니다.

단백질 간의 상호작용은 질병과 관련된 것을 포함하여 생물학적 과정에서 중요한 역할을 합니다. SIMPL2 플랫폼을 개발한 팀은 표적 약물 치료를 위해 연구자가 단백질-단백질 상호작용을 측정하는 능력을 최적화하도록 설계했습니다. 단백질-단백질 상호작용은 이전에는 소분자를 사용하여 '치료할 수 없는' 것으로 간주되었지만, 이 플랫폼은 이러한 상호작용의 측정을 용이하게 하여 이러한 상호작용을 제어하는 ​​데 필요한 분자 유형에 대한 이해를 높여 이러한 과제를 해결합니다.

"단백질 간 상호작용을 측정하기 위한 많은 방법이 개발되었는데, 특히 최근에는 질병에서 단백질 상호작용의 중요성이 더욱 분명해졌기 때문입니다." 토론토 대학교 세포 및 생물 분자 연구 도넬리 센터의 수석 연구원인 이 연구의 제1 저자인 종 야오가 말했습니다 . "그러나 이러한 모든 방법에는 높은 비용과 결과를 지연시키는 복잡한 절차 등 단점이 있습니다. SIMPL2 플랫폼의 가장 큰 장점은 더 신뢰할 수 있는 측정 결과를 제공하고 사용 비용이 비교적 저렴하다는 것입니다."

해당 연구는 최근 Molecular Systems Biology 저널에 게재되었습니다.

야오는 원래 SIMPL(Split-Intein Medicated Protein Ligation) 시스템을 개발하는 동안 단백질 상호작용 측정 문제에 대한 작업을 시작했습니다. SIMPL2는 발광을 통해 단백질 상호작용을 감지하기 위해 분할 루시퍼라제 효소를 사용하는 SIMPL의 업데이트입니다. 상호작용 식별을 개선하는 것 외에도 전체 측정 프로세스는 하나의 매체, 즉 액체를 통해 이루어집니다. 이를 통해 측정을 수행하는 데 필요한 단계 수를 줄여 프로세스를 상당히 간소화합니다.

"SIMPL의 문제 중 하나는 SIMPL 플랫폼에서 스플라이스된 단백질을 식별하기 위해 ELISA라는 추가 프로세스를 사용해야 했다는 것입니다."라고 Yao는 말했습니다. "그것은 고통스러운 프로세스였으며, 그렇지 않으면 효과적인 기술을 필요 이상으로 복잡하고 비싸게 만들었습니다. SIMPL2는 한 단계만 필요하며, 수동으로 수행할 수 있거나 고처리량 연구에서 효율성을 높이기 위해 자동화할 수 있습니다."

연구팀은 새로운 플랫폼의 민감성과 적용성을 테스트하기 위해 이를 사용하여 조절제의 영향을 받는 단백질 간의 상호 작용을 측정했습니다. 단백질 조절제에는 단백질 간의 상호 작용을 억제하는 분자, 단백질 상호 작용을 촉진하는 분자, 표적 단백질의 분해를 촉진하는 분자가 포함됩니다. SIMPL2는 상호 작용이 약한 경우에도 이러한 상호 작용을 식별하는 데 좋은 성과를 보였습니다.

양자 컴퓨터와 AI가 약물 치료를 위한 소분자를 설계하는 것을 더 쉽게 만들었지만, 이로 인해 새로운 약물의 효능을 검증하는 훨씬 더 빠른 방법을 개발해야 할 필요성이 생겼습니다. SIMPL2는 배양된 인간 세포에서 새로운 분자와 표적 단백질 간의 상호 작용을 테스트하는 데 사용할 수 있으므로 이러한 필요성을 충족할 수 있습니다. 또한 새로운 분자가 설계되는 속도와 보조를 맞출 수 있습니다.

"우리는 SIMPL2를 빠르고 저렴하며 매우 민감한 단백질 상호작용을 연구하는 보편적인 방법으로 설계했습니다." 토론토 대학교 테머티 의대의 생화학 교수이자 연구의 수석 연구원인 이고르 스태글랴르가 말했습니다. "이제 플랫폼을 최적화했으므로, 다음 단계는 암과 같은 질병에서 핵심적인 역할을 하는 상호작용을 연구하여 약물 치료법을 개발하는 방법을 배우는 것입니다. 이 작업에는 토론토 대학교의 앨런 ​​아스푸루-구직 연구실과 생성 AI 약물 발견 분야의 글로벌 리더인 인실리코 메디신과 협력하여 양자 컴퓨터와 AI를 사용하는 것이 포함됩니다."

이 연구는 FACIT와 Ontario Genomics의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241223135054.htm