Chemici vytvářejí novou strategii objevování drog pro „neměnné“ cíle

Grafický design: DNA naprogramovaná DNA (DPAL) umožňuje přímou analýzu chemických knihoven kódovaných DNA (DEL) proti cílovým buněčným membránám živých buněk k produkci nové příležitosti objevovat drogy. Uznání: The University of Hong Kong

Výzkumný tým vedený Dr. Xiaoyu LI z Výzkumné divize pro chemii na Přírodovědecké fakultě ve spolupráci s profesorem Yizhou LI ze School of Pharmaceutical Science, Chongqing University a profesorem Yan CAO ze School of Pharmacy, Second Military Medical University v Šanghaji, vytvořili nová metoda objevování léků zaměřená na membránové proteiny v živých buňkách.

Membránové proteiny hrají v biologii důležitou roli a farmaceutický průmysl si mnoho z těchto cílů velmi cení. Procedura prováděná skupinou Dr. Li poskytuje účinný způsob identifikace nových ligandů a inhibitorů proti membránovým proteinům, které tradičním způsobem zůstávají většinou neošetřené. Vývoj metody a jejích aplikací je nyní publikován v Povaha přírody, renomovaný chemický časopis Nature Publishing Group (NPG).

Značka buněčné membrány DNA

Umělecké znázornění práce: buněčná membrána je jako obrovský, složitý a nepředvídatelný oceán. Membránové proteiny jsou kameny a ostrovy oceánu. Identifikace cílového membránového proteinu pomocí DNA značky je podobná identifikaci majáku cílového proteinu, který provádí specifické vyšetření chemických knihoven kódovaných v DNA pro objevení léčiva. Uznání: The University of Hong Kong

informace

Membránové proteiny buněčného povrchu vykonávají mnoho biologických funkcí, které jsou nezbytné pro přežití buněk a organismů. Není divu, že mnoho lidských onemocnění je spojeno s aberantními funkcemi membránového proteinu. Ve skutečnosti membránové proteiny tvoří více než 60% cílů všech léků s malou molekulou schválených FDA. Jednočlenný nadrodinový receptor G-proteinového receptoru (GPCR), jako nejhojnější třída receptorů povrchových buněk, se zaměřuje na ~ 34% všech klinických léků. Navzdory svému významu je však objevný lék proti membránovým proteinům notoricky náročný, a to především díky zvláštním vlastnostem jejich přirozeného prostředí: buněčné membrány. Kromě toho je obtížné studovat membránové proteiny v izolované formě, protože mají tendenci ztrácet životně důležité buněčné složky a mohou být poškozeny. Ve skutečnosti byly membránové proteiny ve farmaceutickém průmyslu dlouho považovány za druh „nepřenosných“ cílů.

V posledních letech, DNA– vytvořená chemická knihovna (chemická) chemikálie a stala se výkonnou technologií screeningu léků. Pro zjednodušení můžeme jako příklad použít knihovnu knih. V knihovně je každá kniha indexována katalogovým číslem a prostorově zakódována s konkrétním umístěním v knize. Analogicky, v DEL, je každá chemická sloučenina uzavřena v jedinečné DNA značce, která slouží jako „katalogové číslo“, které zaznamenává strukturní informace sloučeniny. S kódováním DNA mohou být všechny sloučeniny knihovny smíchány a testovány proti cíli současně, aby se určil potenciál modulovat biologickou funkci cíle, například inhibici proteinů aktivních v maligní rakovina. DEL mohou obsahovat překvapivě velké množství testovaných sloučenin (miliardy nebo dokonce biliony) a obrazovku DEL lze udržovat během několika hodin v běžné chemické laboratoři. Dnes je DEL široce přijímán téměř ve všech hlavních farmaceutických průmyslech po celém světě. DEL však také zjistil významné potíže při zpochybňování membránových proteinů v živých buňkách.

2 Základní znalosti: Monitorování a rozvoj

Tým, který vytvořil aplikaci DEL v živých buňkách, překonal dvě překážky. Za prvé, povrch buňky nemá hladký konvexní tvar jako balón; je to složitější se stovkami různých biomolekul s robustní topologií; nalezení požadovaného cílového povrchu buněk je tedy jako hledání stromu v hustém tropickém pralese. Tým překonal tento problém „cílové specificity“ pomocí metody, kterou používali v minulosti: programovanou DNA s afinitním značením (DPAL). Tato metoda využívá testovací systém založený na DNA, který dokáže specificky přiřadit značku DNA požadovanému proteinu v živých buňkách a značka DNA slouží jako paprsek k nasměrování cíle konkrétní cíl cílení. To znamená, že tým nejprve nainstaluje „tracker“ na cíl, aby získal specifičnost obrazovky.

Druhým úkolem je zaměřit se na hojnost. Typicky jsou membránové proteiny přítomny v nanomolárních až mikromolárních koncentracích, které jsou pod maximální mikromolární koncentrací potřebnou k získání malého podílu pojiv mezi miliardami nevázání v knihovně. K vyřešení tohoto problému použil tým novou strategii pomocí komplementárních sekvencí značení DNA v cílovém proteinu a ve skutečné knihovně, aby knihovna mohla hybridizovat v blízkosti cíle, v jako „zvýšení“ účinné koncentrace cílového proteinu. To znamená, že „tracker“ nejen pomáhá knihovně lokalizovat cíl, ale také vytváří atraktivní sílu pro soustředění knihovny kolem cíle bez přerušení nezávazné populace.

V publikaci skupina uvedla svůj podrobný vývoj metody a také demonstrovala množství a výkon této metody filtrováním 30,42 milionové knihovny sloučenin proti receptoru kyseliny listové (FR), karboanhydáze 12 (CA-12) a receptor epidermálního růstového faktoru (EGFR) v živých buňkách jsou všechny důležité cíle pro objev protinádorových léčiv. Tato metoda je široce používána v mnoha membránových proteinech. Například klasické cíle léků, jako jsou GPCR a iontové kanály, mohou být zkoumány v prostředí živých buněk, aby se identifikovaly nové možnosti objevování léků pomocí síly DEL.

„Doufáme, že výhody tohoto přístupu se nebudou omezovat pouze na objevování léků, ale také na akademický výzkum zaměřený na zkoumání náročných biologických systémů, jako jsou složité oligomerní membránové proteiny a komunikace mezi buňkami,“ uvedl. Dr. Xiaoyu Li.

Spoluautor profesor Yizhou Li z univerzity v Chongqing uvedl: „Tato metoda má potenciál usnadnit objevování léků pro membránové proteiny pomocí síly velkých a složitých chemických variací z knihoven. chemická látka kódovaná v DNA. “ Spoluautor autor, profesor Yan Cao z 2. vojenské lékařské univerzity v Šanghaji, dodal: „Tato technologie je účinným nástrojem k popisu zapojení zaměřeného na ligand; poskytne nové světlo zdokonalit pokročilý screening prostřednictvím propustnosti, což usnadňuje lov ligandů, které cílí na membránové proteiny.

Odkaz: „Výběr chemických knihoven kódovaných v DNA proti endogenním membránovým proteinům v živých buňkách“ Yiran Huang, Ling Meng, Qigui Nie, Yu Zhou, Langdong Chen, Shilian Yang, Yi Man Eva Fung, Xiaomeng Li , Cen Huang, Yan Cao, Yizhou Li a Xiaoyu Li, 21. prosince 2020, Povaha přírody.
DOI: 10.1038 / s41557-020-00605-x

O výzkumném materiálu
Výzkum provedl tým vedený Dr. Xiaoyu Li z výzkumné divize pro chemii. Postdoktorský partner Dr. Yiran Huang ze skupiny Dr. Li je první autor. Stejnými autory jsou profesor Yizhou Li z Farmaceutické fakulty Univerzity Chongqing a profesor Yan Cao z Farmaceutické fakulty 2. vojenské lékařské univerzity v Šanghaji. Mezi další vědce HKU z výzkumné divize pro chemii, kteří se podíleli na výzkumu, patřila doktorandka Miss Ling MENG; Yu ZHOU, co-postdoktorand; Yi Man Eva FUNG, výzkumná referentka; Xiaomeng LI, postdoktorský partner; a pan Cen HUANG, student PhD.

Tuto práci podporuje Rada pro výzkumné granty v Hongkongu, Laboratoř pro syntetickou chemii a chemickou biologii [email protected] hongkongské komise pro inovace a technologie, Čínské národní přírodní vědy a Státní klíčové laboratoře syntetické chemie na Hongkonské univerzitě. Děkujeme HKU Center for PanorOmic Sciences (CPOS) Genomics Core za podporu analýzy.

O Dr. Xiaoyu Li
Dr. Xiaoyu Li je docentem výzkumné divize pro chemii na univerzitě v Hongkongu. Jeho zájem o výzkum se soustředí na oblast chemické biologie, která se zaměřuje na vývoj nových metod a vývoj nástrojů jak pro výzkum, tak pro objevování léků. Jeho výzkumné aktivity se zaměřily na tři oblasti: chemická kniha kódovaná v DNA (DEL) a její aplikace, označování a profilování proteinů a analýza cílů jejich mechanismy bioaktivních sloučenin.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.