Duke- UniversityGesundheitszentrumbiochemiker haben Computerauslegung verwendet, um ein Protein auszuführen und zu konstruieren, das den Nervenagens Soman ermittlen könnte. Sie sagten, dass ihre Leistung BeweisVon principle festsetzt, dass solche ausgeführten Proteine gemacht werden können, um Nervenagenzien wie Sarin und andere giftige Substanzen zu entdecken.
Solche Proteine konnten in Detektoren enthalten werden, die möglicherweise Rauchmeldern und konnten als Frühwarnwarnungen, Waffenüberwachungsgeräte oder im Dekontaminationsverfahren nach einem Angriff breit ausgefahren werden ähnelten. Der Detektor konnte vom Vorhandensein des Nervenagens nicht nur warnen, aber tritt als ein kontinuierliches Überwachungsgerät seiner Stufen auf.
Geführt durch Professor von Biochemie Homme Hellinga, Ph.D., berichteten die Forscher über ihre Leistung in einem Papier, das online Am 17. Mai 2004 in den Verfahren der National Academy Of Sciences Veröffentlicht wurde. Außer Hellinga waren andere Mitverfasser des PNAS-Papiers Malin Allert, Shahir Rizk und Loren Looger. Ihre Forschung wird durch das Defense Advanced Research Projects Agency gefördert.
Im PNAS-Papier ist Helling und seine Kollegen, die beschrieben werden, wie sie ein Protein konstruiert hatten, das einen Ersatz für Soman entdeckt, pinacolyl genannt Methyl- phosphonische (PMPA) Säure, die die gleiche grundlegende chemische Zelle wie Soman hat, aber weniger giftig. Soman ist ein Nervenagens, der zuerst von den Deutschen vor dem Zweiten Weltkrieg erfunden wird und in den großen Mengen durch die ehemalige Sowjetunion hergestellt ist.
Wenn sie den PMPA-Detektor entwickelten, verwendeten die Herzogforscher die gleiche allgemeine Entwurfstechnik, der sie vorher gepflegt hatten, um Proteine zur Richtungsglukose, zum Laktat, zu TNT und zum Gehirnchemikalienserotonin herzustellen.
Sie fingen mit den Proteinen an, genannt „periplasmic Bindeproteine,“ von der Darmbakterie Escherichia Coli. Diese Proteine sind normalerweise Teil der Chemikalie-ermittlenden Anlage der Bakterie, durch die es Nährstoffe entdeckt. Solche Proteinempfänger entdecken ihr Zielmolekül über eine „aktive Site“ die eine genaue ergänzende Form und Bindefähigkeiten hat, die befestigt nur diesem Molekül, genannt einen „Ligand“ -- wie ein Schlüsselbeschlag eine Verriegelung.
Im Allgemeinen bezieht der Computerdesignprozess, der in Hellingas Labor entwickelt wird mit ein, die normalen „Verriegelung“ des Proteins neu zu entwerfen, um eine sehr andere molekulare Taste zu befestigen. Der Computerprozeß verengt unten zu einem handlichen wenige die hohe Anzahl von möglichen Veränderungen im normalen Protein und in ihren entsprechenden Zellen, ein bestimmtes Molekül zu befestigen. Einmal werden die Auslegungen unten verengt, konstruieren die Biochemiker die Proteine und prüfen sie auf Selektivität und Bindefähigkeiten.
„Wir wählten PMPA, weil es ein handelsüblicher Ersatz von Soman ist und ein Zerfallsprodukt des Nervenagens ist,“ sagten Hellinga. „Die Entwurfstechnik, die wir verwendeten, kann an jedem möglichem Nervenagens betriebsbereit angewendet werden. Auch die Auslegungsherausforderung ist denen ziemlich ähnlich, die wir gegenüberstellten, wenn wir Proteine konstruierten, um TNT und anderes zu entdecken Mittel.“
Hellinga und seine Kollegen konstruierten das PMPA-entdeckende Protein nicht nur, um an PMPA in hohem Grade selektiv zu binden, aber auch zu signalisieren, dass, binden mittels eines befestigten Leuchtstoffmoleküls. So kann das Protein in einen Detektor enthalten werden, der eine Änderung in der Fluoreszenz des Proteins als Anzeiger des Vorhandenseins und der Konzentration des Nervenagens ermittlen würde.
Entsprechend Hellinga sind die Besonderheit und die Affinität der PMPA-Detektorproteine, die sie herstellten, für Entwicklung von Erste-Generationsdetektoren genügend. Jedoch muss das Protein robuster noch gemacht werden, um über lange Zeitspannen der Zeit stabil zu arbeiten. So experimentieren die Forscher mit entsprechenden Proteinen von den thermophilen Bakterien -- gewusst für die Robustheit ihrer Proteine -- dieses leben Sie in heiße Quellen. Die Biochemiker starten auch Bemühungen, Proteine zu konstruieren, um andere Nervenagenzien, einschließlich Sarin zu entdecken.
„Ein besonders wichtiger Aspekt dieser Computerentwurfstechnik ist, dass er sehr schnell erfolgt sein kann,“ sagte Hellinga. „Es dauert höchstens einen Tag, um ein Set Bewerberzellen zu berechnen und eine Woche sie möglicherweise zu konstruieren. So im Falle des Ausfahrens einer neuen chemischen Drohung, ließe es möglicherweise Wochen des Prinzips nur ein, um eine Fühleranlage für es zu entwickeln. Wir arbeiten jetzt, um einen automatisierten Laborprozeß in eine Anlage zu entwickeln, um solche Proteine zu fabrizieren.“
Die Forscher arbeiten mit Nomadics, Inc. von Stillwater, Okla. Um sich zu entwickeln die Fühler, die auf ihren Fortschritten und sie basieren planen weitere Kommerzialisierung der Auslegungs- und Synthesetechnologien.
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