Гибридный белок

Гибридный белок (англ. fusion protein, также химерный, составной белок) — белок, полученный объединением двух или более генов, изначально кодировавших отдельные белки, в одну последовательность. Трансляция гибридного гена приводит к синтезу белка, который может сочетать некоторые функциональные свойства обоих исходных белков. После трансляции образуется единый полипептид с функциональными свойствами исходных компонентов.

Рекомбинантные гибридные белки создаются искусственно с помощью техник рекомбинации ДНК.

Классификация

Искусственные гибридные белки

Получаются путём рекомбинантной ДНК-технологии. Используются для:

• Отчётных тегов (например, GFP) для визуализации экспрессии белков ,
• Белковых меток (His‑tag, GST‑tag) для упрощения очистки и обнаружения белков в исследованиях ^[1]
• Терапевтических конструкций: Fc‑fusion для увеличения времени циркуляции, цитокин‑Fc конструкции, иммунотоксины и связывающие модули — многие одобрены для клинического использования (например, etanercept, abatacept).

Fc‑fusion белки

Состоят из Fc‑домена IgG, непосредственно соединённого с функциональным белком. Придают длительную стабильность и облегчённую обработку в исследованиях in vitro и in vivo Wikipedia+3GenScript+3absoluteantibody.com+3.

Натуральные гибридные белки

Возникают естественным путём, например, при хромосомных транслокациях или ретротранспозиции. К известным относятся:

• BCR‑ABL — онкогенный белок при хроническом миелолейкозе Wikipedia+1Wikipedia+1,
• Gag‑onc и Tpr‑MET — другие примеры химерных белков в опухолевой патологии PubMed+6Wikipedia+6GenScript+6,
• Двойной PP2C‑химер в Plasmodium falciparum и двойные имуннофилины в простейших Wikipedia.

Структура и создание

Для создания гибридных белков применяют стратегию с использованием линкера — гибкой пептидной последовательности, сохраняющей структуру и функцию обоих доменов . Современные подходы оптимизируют дизайн доменов, линкеров и предсказание структуры с помощью машинного обучения и AI‑методов .^[2]

Применение

1. Научные исследования
   • Применяются для маркировки, изучения локализации и взаимодействий (Green Fluorescent Protein fusion) ,
   • Используются как инструменты в структурной биологии и для выявления интербелковых взаимодействий .
2. Промышленная биотехнология
   • Гибридные ферменты для биокатализа, биоразложения, промышленных реакций
   • Белки с улучшенными стабильностью и функциональностью для применения в ферментных реакциях.
3. Медицина
   • Биофармацевтические препараты: Fc‑fusion белки (этанерцепт и др.), иммунотоксины, химерные цитокины
   • Активная разработка химерных антител (CAR‑T‑конструкций и др.) и онкотерапевтических агентов .^[3]

Преимущества и проблемы

• Преимущества:
  • Многофункциональность, повышение стабильности, улучшенная циркуляция, облегчённая очистка .
• Ограничения:
  • Иммуногенность (вызов нежелательных реакций) и сложная фармакодинамика требуют осторожности в дизайне. ^[4]

Перспективы

Будущее гибридных белков связано с:

• Интеграцией AI‑инструментов для структурного дизайна, предсказания взаимодействий и оптимизации функций ,
• Применением в терапии, диагностике, биосенсорах, транспорте лекарств и других направлениях.

---