Hebben de biochemici van het
Medische Centrum van Duke University computerontwerp aan ingenieur gebruikt en een proteïne geconstrueerd die soman van de zenuwagent kon ontdekken. Zij zeiden hun voltooiing a bewijs-van principe vormt dat dergelijke gebouwde proteïnen kunnen worden gemaakt om zenuwagenten zoals sarin en andere giftige substanties te ontdekken.
Dergelijke proteïnen zouden in detectors kunnen worden opgenomen, die rook op detectors zouden kunnen lijken en wijd als alarm met waarschuwingsradar, wapensmonitors of in het ontsmettingsproces na een aanval zouden kunnen worden opgesteld. De detector kon niet alleen van de aanwezigheid van de zenuwagent waarschuwen, maar handelt als ononderbroken monitor van zijn niveaus.
Geleid door Professor van Biochemie Homme Hellinga, Ph.D., meldden de onderzoekers hun voltooiing in een gepubliceerd document online 17 Mei, 2004 in de Werkzaamheden van de Nationale Academie van Wetenschappen. Naast Hellinga, waren andere medeauteurs van het Pnas- document Malin Allert, Shahir Rizk en Loren Looger. Hun onderzoek wordt gesponsord door het Defensie Gevorderde Agentschap van de Projecten van het Onderzoek.
In het Pnas- document, beschreven Helling en zijn collega's hoe zij een proteïne hadden ontworpen die een vervangmiddel voor soman ontdekt, genoemd pinacolyl methyl phosphonic zuur (PMPA), dat de zelfde fundamentele chemische structuur zoals soman heeft, maar minder giftig is. Soman is een zenuwagent eerst door de Duitsers vóór Wereldoorlog II wordt en in grote hoeveelheden door de vroegere Sovjetunie wordt vervaardigd uitgevonden die die.
Bij het ontwikkelen van de detector PMPA, gebruikten de onderzoekers van de Hertog de zelfde algemene ontwerptechniek die zij eerder hadden gebruikt om proteïnen aan betekenisglucose, lactaat, TNT en de hersenen chemische serotonine aan te passen.
Zij begonnen met proteïnen, genoemd „periplasmic bindende proteïnen,“ van de darmbacterie E. coli. Deze proteïnen zijn normaal een deel van chemisch-ontdekt van de bacterie systeem waardoor het voedingsmiddelen ontdekt. Dergelijke eiwitreceptoren ontdekken hun doelmolecule via een „actieve plaats“ die een nauwkeurige bijkomende vorm en bindende eigenschappen die slechts die molecule passen heeft, genoemd een „ligand“ -- als een zeer belangrijke montage een slot.
Fundamenteel, impliceert het computerdieontwerpproces in het laboratorium van Hellinga wordt ontwikkeld het herontwerpen van het „slot“ van de normale proteïne om een zeer verschillende moleculaire sleutel te passen. Het computerproces versmalt aan handelbaar weinigen neer het enorme aantal mogelijke veranderingen in de normale proteïne en hun overeenkomstige structuren, om een bepaalde molecule te passen. Zodra de ontwerpen neer worden versmald, construeren de biochemici de proteïnen en testen hen voor selectiviteit en bindende eigenschappen.
„Wij kozen PMPA omdat het een in de handel verkrijgbaar vervangmiddel van soman is en een analyseproduct van de zenuwagent,“ bovengenoemde Hellinga is. De „ontwerptechniek die wij kan gemakkelijk op om het even welke zenuwagent worden toegepast hebben gebruikt. Ook, is de ontwerpuitdaging vrij gelijkaardig aan die wij in het ontwerpen van proteïnen om TNT en andere samenstellingen te ontdekken.“ onder ogen zagen
Hellinga en zijn collega's ontwierpen de PMPA-Ontdekkende proteïne niet alleen om hoogst selectief aan PMPA te binden, maar ook dat te signaleren die door middel van een fluorescente molecule binden in bijlage. Aldus, kan de proteïne in een detector worden opgenomen die een verandering in fluorescentie van de proteïne als indicator van de aanwezigheid en de concentratie van de zenuwagent zou ontdekken.
Volgens Hellinga, volstaan de specificiteit en de affiniteit van de PMPA detectorproteïnen die zij voor ontwikkeling van de detectors van de eerste generatie hebben geleid tot. Nochtans, moet de proteïne nog aan functie stabiel over lange perioden robuuster worden gemaakt. Aldus, experimenteren de onderzoekers met overeenkomstige proteïnen van thermophilic bacteriën -- gekend voor de robuustheid van hun proteïnen -- dat levend in de hete lentes. De biochemici lanceren ook inspanningen om proteïnen te ontwerpen om andere zenuwagenten, met inbegrip van sarin te ontdekken.
„Één in het bijzonder belangrijk aspect van deze computerontwerptechniek is dat het kan zeer snel worden gedaan,“ bovengenoemde Hellinga. „Het vergt hoogstens een dag om een reeks kandidaatstructuren te berekenen en misschien een week om hen te construeren. Zo, in het geval van de plaatsing van een nieuwe chemische bedreiging, zou het slechts weken in principe kunnen vergen om een sensorsysteem voor het te ontwikkelen. Wij werken nu om een geautomatiseerd laboratoriumproces tot een systeem te ontwikkelen om dergelijke proteïnen te vervaardigen.“
De onderzoekers werken met Nomadics, Inc. van Stillwater, Oklahoma. Die sensoren te ontwikkelen op hun vooruitgang worden gebaseerd, en zij zijn verdere introductie op de markt van de ontwerp en synthesetechnologieën van plan.
http://dukemednews.org