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I Ricercatori preparano rapidamente ed efficientemente milioni e milioni di peptidi del tipo di droga

Due scienziati di Johns Hopkins hanno capito un modo semplice preparare rapidamente ed efficientemente milioni e milioni di peptidi del tipo di droga, sormontando una transenna importante alla creazione ed a schermare “delle librerie„ enormi di queste super-brevi proteine per uso nello sviluppo della droga.

“Il Nostro lavoro aumenta drammaticamente la complessità delle librerie del peptide che possono essere create e la velocità con cui possono essere fatti ed elaborati,„ dice il Mandrino Merryman, il Ph.D., un collega postdottorale che ha sviluppato la nuova tecnica. “In un pomeriggio, potremo fare letteralmente milioni di milioni di peptidi differenti con potenziale medicinale.„

Solitamente meno di 40 particelle elementari lunghe, peptidi fungono da messaggeri ed ormoni importanti nell'organismo. Ma perché le loro particelle elementari, chiamate amminoacidi, sono riciclate rapidamente, i peptidi fatti dai 20 amminoacidi naturali non durano abbastanza lungamente per essere utili come medicine. Tuttavia, aggiungere un gruppo metilico minuscolo ad ogni amminoacido dà la stabilità “del tipo di droga„ risultante del peptide.

Scrivendo nell'emissione del 19 aprile di Chimica & di Biologia, gli scienziati di Hopkins rivelano quello facendo uso di una reazione chimica semplice, in primo luogo riferita nell'inizio degli anni 80, li permette di convertire in blocco gli amminoacidi naturali in un che formino i peptidi più stabili.

La parte complessa, Merryman dice, stava capendo come fare la conversione mentre gli amminoacidi sono stati fissati al RNA di trasferimento, una molecola dei portafili richiesta per la produzione biologica dei peptidi. L'avanzamento permette di costruire verso l'alto di 10.000.000.000.000 -- quello è 1 con 13 zeri dietro -- stabilizzato, 10 peptidi lunghi blocco immediatamente.

“L'idea di creazione delle librerie grandi del peptide e di prove loro ad usi medicinali ha avuta luogo intorno ad un molto tempo, ma finora non è stata appena molto pratica,„ dice Merryman.

Un aspetto chiave degli sforzi di tutti gli scienziati per creare le librerie dei peptidi del tipo di droga è “biologia in un piatto„ -- sfruttando lo stesso uso delle cellule del macchinario leggere le istruzioni genetiche e montare le proteine corrette. Almeno dagli anni 70, gli scienziati hanno saputo che questo macchinario, chiamato il ribosoma, anche può mettere insieme insieme un'ampia varietà di amminoacidi artificiali, finchè la particella elementare falsa è legata per trasferire il RNA che il ribosoma può usare “decodifichi„ le informazioni genetiche.

“Ci sono una serie di punti al trattamento dei peptidi del bene immobile, naturale o non e ciascuno ha creato i problemi per la costruzione delle librerie grandi dei peptidi del tipo di droga casuali,„ dice Merryman.

Un complesso di RNA e di proteine, il ribosoma “legge„ le sezioni del tre-bit del RNA messaggero e recluta un pezzo tre-bit-contenente complementare di RNA di trasferimento, che è fissato al suo amminoacido corrispondente. Il macchinario del ribosoma poi taglia fuori l'amminoacido a pezzi e lo aggiunge alla stringa crescente del peptide.

Per sfruttare questo trattamento naturale per fare la loro offerta, gli scienziati hanno provato a preparare i vari amminoacidi artificiali fissati al RNA di trasferimento ed a fare usare il ribosoma quelle componenti novelle mentre leggono le istruzioni genetiche, il RNA messaggero.

“C'è stato un certo successo, ma nessuno potuto fare questo con gli amminoacidi artificiali multipli immediatamente o creare molto tantissimi peptidi che sono interamente artificiali,„ dice Merryman.

Merryman comincia con una miscela dei 20 amminoacidi naturali, già legata alle loro sequenze del RNA di trasferimento. Nel nuovo processo, un primo punto chimico temporaneamente protegge un lato reattivo dell'atomo esposto dell'azoto dell'amminoacido e un secondo punto aggiunge il gruppo metilico all'altro punto aperto dell'azoto. La tappa finale usa la luce ultravioletta per rimuovere il gruppo proteggente aggiunto a punto uno.

Il risultato è un singolo vaso dei 20 amminoacidi naturali, ancora ora fissato ai tRNAs appropriati, ma 19 di loro con quel gruppo metilico importante. (Un amminoacido, prolina, rimane identicamente -- una volta che il suo azoto è protetto, non c'è stanza per il gruppo metilico.)

“È chimica abbastanza semplice e genere di stupore già non si era applicato a questo problema,„ dice Merryman. “Il trattamento ha dato noi efficienti ed essenzialmente la conversione completa agli amminoacidi modificati. Dagli impianti trattati lo stessi per tutti gli amminoacidi, non dovete trattare esclusivamente ciascuno e poi mescolarli all'estremità, che accelera considerevolmente le cose.„

Merryman ed il mentore Rachel Green, il Ph.D., un professore associato di biologia molecolare e della genetica e un ricercatore del socio del Howard Hughes Medical Institute, hanno un brevetto sul processo di sintesi allo studio all'Ufficio di Brevetto e di Marchio Di Fabbrica degli Stati Uniti.

Per fare una libreria del peptide dal vaso degli amminoacidi modificati, i ricercatori mescolerebbero il vaso con i ribosomi ed il messaggero RNAs di sequenza casuale che riflettono le combinazioni possibili dei 20 amminoacidi artificiali per la lunghezza desiderata -- dica, 10 blocchi lunghi. I ribosomi poi sbattono via, preparando i peptidi.

Per cercare le medicine potenziali, la libreria del peptide sarebbe mista con una molecola di interesse, dice l'Istrice, una proteina implicata nel cancro. I Peptidi che legano l'Istrice attaccherebbero e quelli che non fanno sarebbero lavati via. Poi, facendo uso dell'il RNA messaggero che l'identificatore Merryman ha costruito per restare fissato ad ogni peptide, le istruzioni genetiche per i peptidi “d'estrazione„ può essere ampliato selettivamente. Ripetutamente costruendo la libreria, provando i peptidi ed ampliando quei d'estrazione, la libreria “si evolve,„ gradualmente accumulando i peptidi di promessa. 

La ricerca è stata costituita un fondo per dagli Istituti Nazionali di Salubrità e del Howard Hughes Medical Institute.