Сборник содержит материалы научной мультиконференции «Биотех- нология медицине будущего»

Разработка универсальной бесклеточной платформы на основе 
E. coli
 
для продукции сложных пептидов и белков
Wu Y.
1
, Cui Z.
1
, Alexandrov K.
1
, Аралов А.В.
2
, Муреев С.В.
1
1 Queensland University of Technology, Brisbane, Australia 
2 Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина
и Ю.А. Овчинникова, РАН, Москва, Россия
Терапевтический потенциал лекарственного препарата определяется его селектив-
ностью, биодоступностью и способностью проникать к очагу болезни. Низкомолеку-
лярные препараты характеризуются высокой тканевой проницаемостью, но сильно 
уступают в селективности и стабильности белковым вакцинам, завоевывающим 
популярность в свете последних достижений иммунотерапии. Препараты на основе 
коротких пептидов способны объединить выгодные фармакологические свойства 
низкомолекулярных лекарств и вакцин в силу малого размера и определенных физико-
химических свойств. Как показывают исследования, рационально вычислить такие 
свойства, равно как и реализовать их без использования неканонических амино-
кислот практически невозможно. Во многом поэтому, несмотря на продолжительные
и затратные исследования, рынок существующих пептидных препаратов исчерпывается 
лишь природными представителями. В последние десять лет технологический уклад 
изменяется в сторону 
de novo
селекции пептидных макроциклов против молекул-ми-
шеней путем скринирования огромных комбинаторных библиотек 
in vitro
. Нерента-
бельность прежнего и сложность нового подхода привели к спаду в новых разработках 
при повышении спроса на уже имеющиеся рыночные препараты. Близкая ситуация 
наблюдается и в сфере белковых вакцин в силу рисков и дороговизны их разработки 
в культурах клеток млекопитающих. Альтернативные эукариотические системы 
проигрывают в продуктивности, тогда как бактериальные лимитированы низким 
выходом правильно свернутого белкового продукта, нестабильностью и ковалентной 
агрегацией цистеин-богатых пептидов. Универсальная бесклеточная система на основе 
E. coli
для продукции сложных пептидов и белков могла бы удешевить и упростить весь 
технологический процесс.
В рамках данного проекта мы предлагаем концепцию универсальной бесклеточной 
платформы для продукции сложных (поли)пептидов включающих неканонические 
аминокислоты. В ее основе лежит сегрегация синтезируемых цепей через котрансля-
ционного заякоривания на аффинной смоле, что повышает протеолитическую устой-
чивость, снижает агрегацию, а также открывает возможности для термодинамического 
контроля белкового созревания и быстрой очистки нативного продукта. В рамках 
данной работы мы предлагаем подход к преодолению “узких мест” бесклеточной 
трансляции создавая условия для реализации фундаментального принципа автономии 
биополимеров при котором последовательность направляет процесс свертки в опреде-
ленную струкутру за биологически адекватное время в физиологических условиях при 
отсутствии внешних помех.
Авторы выражают благодарность Коршуну В.А. за отзывчивость, помощь в организации 
сотрудничества и консультацию.

---

Всероссийская мультиконференция с международным участием «Биотехнология – медицине будущего»
29 июня - 2 июля 2019 г., г. Новосибирск, Россия
197