Os bioquímicos do
Centro Médico de Duke University usaram o projecto computacional para projectar e construir uma proteína que poderia detectar o soman do agente de nervo. Disseram que sua realização constitui a prova-do princípio que tais proteínas projetadas podem ser feitas para detectar agentes de nervo tais como o sarin e outras substâncias tóxicas.
Tais proteínas poderiam ser incorporadas nos detectores, que puderam se assemelhar a detectores de fumo e puderam extensamente ser distribuídos como alarmes premonitórios, monitores das armas ou no processo da descontaminação após um ataque. O detector não podia somente advertir da presença do agente de nervo, mas actua como um monitor contínuo de seus níveis.
Conduzido pelo Professor da Bioquímica Homme Hellinga, Ph.D., os pesquisadores relataram sua realização em um 17 de maio de 2004 em linha publicado papel nas Continuações da Academia Nacional das Ciências. Além de Hellinga, outros co-autores do papel de PNAS eram Malin Allert, Shahir Rizk e Loren Looger. Sua pesquisa é patrocinada pelo Defense Advanced Research Projects Agency.
No papel de PNAS, Helling e seus colegas descritos como tinha projectado uma proteína que detecte um substituto para o soman, chamado o pinacolyl o ácido phosphonic metílico (PMPA), que tem a mesma estrutura química básica que o soman, mas são menos tóxicos. O Soman é um agente de nervo inventado primeiramente pelos Alemães antes da Segunda guerra mundial e manufacturado em grandes quantidades pela antiga União Soviética.
Em desenvolver o detector de PMPA, os pesquisadores do Duque usaram a mesma técnica de projecto geral que se tinham usado previamente para costurar proteínas à glicose do sentido, ao lactato, ao TNT e à serotonina do produto químico do cérebro.
Começaram com as proteínas, chamadas “proteínas obrigatórias periplásmicas,” da bactéria Escherichia Coli do intestino. Estas proteínas são normalmente parte do sistema dedetecção da bactéria por que detecta nutrientes. Tais receptors da proteína detectam sua molécula do alvo através “de um local activo” que tenha uma forma complementar precisa e umas propriedades obrigatórias que cabido somente essa molécula, chamada uma “ligante” -- como um encaixe chave um fechamento.
Basicamente, o processo de projecto computacional desenvolvido no laboratório de Hellinga envolve remodelar o “fechamento” da proteína normal para caber uma chave molecular muito diferente. O processo computacional reduz para baixo a um manejável poucos o grande número de mutações possíveis na proteína normal e em suas estruturas correspondentes, para caber uma molécula particular. Os projectos são reduzidos Uma Vez para baixo, os bioquímicos constroem as proteínas e testam-nas para a selectividade e propriedades obrigatórias.
“Nós escolhemos PMPA porque é um substituto disponível no comércio do soman e é um produto de decomposição do agente de nervo,” dissemos Hellinga. “A técnica que de projecto nós nos usamos pode prontamente ser aplicada a todo o agente de nervo. Também, o desafio do projecto é bastante similar àqueles que nós enfrentamos em projetar proteínas detectar TNT e outro compostos.”
Hellinga e seus colegas projectaram a proteína dedetecção ligar não somente altamente selectivamente a PMPA, mas sinalizar igualmente que ligando por meio de uma molécula fluorescente anexada. Assim, a proteína pode ser incorporada em um detector que detecte uma mudança na fluorescência da proteína como um indicador da presença e da concentração do agente de nervo.
De acordo com Hellinga, a especificidade e a afinidade das proteínas que do detector de PMPA criou são suficientes para a revelação de detectores da primeiro-geração. Contudo, a proteína deve ainda ser feita mais robusta para funcionar estàvel durante longos período do tempo. Assim, os pesquisadores estão experimentando com as proteínas correspondentes das bactérias thermophilic -- sabido para o vigor de suas proteínas -- esse viva em Hot Springs. Os bioquímicos igualmente estão lançando esforços para projectar proteínas detectar outros agentes de nervo, incluindo o sarin.
“Um aspecto particularmente importante desta técnica de projecto computacional é que pode ser feito muito ràpida,” disse Hellinga. “Toma no máximo um dia para calcular um grupo de estruturas do candidato e talvez uma semana para construi-las. Assim, no caso do desenvolvimento de uma ameaça química nova, pôde recolher semanas do princípio somente para desenvolver um sistema do sensor para ele. Nós estamos trabalhando agora para desenvolver um processo automatizado do laboratório em um sistema para fabricar tais proteínas.”
Os pesquisadores estão trabalhando com Nomadics, Inc. de Stillwater, Okla. Para tornar-se os sensores baseados em seus avanços, e planeiam uma comercialização mais adicional das tecnologias do projecto e da síntese.
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