Ученые пролили новый свет на «темную материю» клеточной биологии

Исследователи химического факультета Монреальского университета сделали новаторское открытие в области биомолекул. Профессор Сами Сесиони и его студенты разработали инновационный флуорогенный зонд, позволяющий анализировать взаимодействие между сахарами и белками. Эта разработка способна произвести революцию в различных областях биологии и медицины.

Сахара, известные также как простые углеводы, встречаются не только в десертах. Они играют важнейшую роль в биологических процессах во всех живых организмах. Эти молекулы присутствуют практически во всех продуктах питания, которые мы потребляем, и необходимы для поддержания здоровья и профилактики заболеваний.

"Все клетки, из которых состоят живые организмы, покрыты слоем молекул на основе сахаров, известных как гликаны", - поясняет Сесиони. "Сахара находятся на переднем крае почти всех физиологических процессов и играют фундаментальную роль в поддержании здоровья и профилактике заболеваний".

Долгое время ученые считали, что сложные сахара, находящиеся на поверхности клеток, носят чисто декоративный характер. Однако последние исследования показали, что эти сахара взаимодействуют с лектинами - семейством белков, присутствующих во всех живых организмах.

Лектины обладают уникальной способностью распознавать и временно прикрепляться к сахарам. Эти взаимодействия участвуют в различных биологических процессах, в том числе в иммунных реакциях, вызываемых инфекциями. Исследователи обнаружили, что феномен связывания лектинов с сахарами имеет решающее значение для развития многочисленных заболеваний.

"Чем больше мы изучаем взаимодействия между сахарами и лектинами, тем больше понимаем, насколько они важны для развития заболеваний", - сказал Чечиони. "Исследования показали, что такие взаимодействия участвуют в колонизации легких бактериями, вторжении вирусов в наши клетки и даже в том, что раковые клетки обманывают нашу иммунную систему, заставляя ее думать, что это здоровые клетки".

Однако изучение этих взаимодействий было затруднено из-за их преходящего и слабого характера. Обнаружение этих взаимодействий оказалось серьезным препятствием для ученых.

Чтобы преодолеть эту проблему, два студента Сесиони, Сесиль Буш и Брэндон Вреульц, предложили использовать свет для обнаружения этих взаимодействий. Исследователи разработали химический зонд, который может "заморозить" встречу между сахаром и лектином, сделав ее видимой с помощью флуоресценции.

Взаимодействие между сахаром и лектином можно описать как "замок и ключ", где сахар выступает в качестве "ключа", а лектин - в качестве "замка". Создав молекулы, способные блокировать это взаимодействие, химики теперь могут определять конкретные сахара, связывающиеся с лектинами, представляющими большой интерес для здоровья человека.

Этот прорыв в изучении взаимодействия сахара и белка открывает новые возможности для понимания механизмов заболеваний и разработки целевых методов лечения. Возможность визуализации и анализа этих взаимодействий позволит получить ценные сведения о различных биологических процессах и потенциально привести к разработке новых методов лечения таких заболеваний, как рак и вирусные инфекции.