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Los Investigadores hacen millónes y millónes droga-como los péptidos de manera rápida y eficiente

Dos científicos de Johns Hopkins han imaginado una manera simple de hacer millónes y millónes droga-como los péptidos de manera rápida y eficiente, venciendo un obstáculo importante a crear y a revisar “bibliotecas enormes” de estas proteínas estupendo-cortas para el uso en el revelado de la droga.

“Nuestro trabajo aumenta dramáticamente la complejidad de las bibliotecas del péptido que pueden ser creadas y la velocidad con la cual pueden ser hechos y ser tramitados,” dice el Mandril Merryman, Ph.D., becario postdoctoral que desarrolló la nueva técnica. “Por una tarde, podremos hacer literalmente millones de millones de diversos péptidos con potencial medicinal.”

Generalmente menos de 40 bloques huecos de largo, los péptidos actúan como mensajeros y hormonas importantes en el cuerpo. Pero porque sus bloques huecos, llamados los aminoácidos, se reciclan rápidamente, los péptidos hechos de los 20 aminoácidos naturales no duran de largo bastante para ser útiles como remedio. Sin Embargo, agregar a un grupo metílico minúsculo a cada aminoácido da el péptido resultante “droga-como” estabilidad.

Escribiendo en la aplicación del 19 de abril la Química y la Biología, los científicos de Hopkins revelan eso usando una reacción química simple, primero señalada en el principios de los 80, permiten que conviertan en masa los aminoácidos naturales a unos que formen péptidos más estables.

La parte difícil, Merryman dice, imaginaba cómo hacer la conversión mientras que los aminoácidos fueron asociados al ARN de la transferencia, una molécula del portador requerida para la producción biológica de péptidos. El avance permite construir hacia arriba de 10.000.000.000.000 -- ése es 1 con 13 ceros detrás de él -- estabilizado, 10 péptidos bloque-largos inmediatamente.

“La idea de crear bibliotecas grandes del péptido y de probarlas para las aplicaciones medicinales ha sido alrededor de un rato largo, pero hasta ahora apenas no se es muy práctica,” dice Merryman.

Un aspecto clave de los esfuerzos de todos los científicos de crear bibliotecas droga-como de péptidos es “biología en un plato” -- aprovechando el mismo uso de las células de la maquinaria de leer instrucciones genéticas y de ensamblar las proteínas correctas. Desde por lo menos los años 70, los científicos han sabido que esta maquinaria, llamada el ribosoma, también puede atar juntos una amplia variedad de aminoácidos artificiales, mientras el bloque hueco falso se ate para transferir el ARN que el ribosoma puede utilizar “decodifique” la información genética.

“Hay varios pasos de progresión al proceso de los péptidos del edificio, natural o no, y cada uno ha creado los problemas para construir bibliotecas grandes de al azar droga-como los péptidos,” dice Merryman.

Un complejo del ARN y de las proteínas, el ribosoma “lee” secciones del tres-dígito binario del ARN de mensajero y recluta un pedazo tres-dígito-que contiene complementario de ARN de la transferencia, que se asocia a su aminoácido correspondiente. La maquinaria del ribosoma entonces trunca lejos el aminoácido y lo agrega a la cadena creciente del péptido.

Para aprovechar este proceso natural para hacer su hacer una oferta, los científicos han intentado hacer los diversos aminoácidos artificiales asociados al ARN de la transferencia, y hacer que el ribosoma utilice esos componentes nuevos mientras que leen instrucciones genéticas, el ARN de mensajero.

“Se hay un cierto éxito, Pero nadie podida hacer esto con aminoácidos artificiales múltiples inmediatamente o crear muy un gran número de péptidos que son totalmente artificiales,” dice Merryman.

Merryman comienza con una mezcla de los 20 aminoácidos naturales, atada ya a sus series del ARN de la transferencia. En el nuevo proceso, un primer paso de progresión químico protege temporalmente una cara reactiva del átomo expuesto del nitrógeno del aminoácido, y un segundo paso de progresión agrega al grupo metílico a la otra mancha abierta del nitrógeno. El paso de progresión final utiliza la luz ultravioleta para quitar al grupo de protección adicional en el paso de progresión uno.

El resultado es un único crisol de los 20 aminoácidos naturales, todavía ahora asociado a los tRNAs apropiados, pero 19 de ellos con ese grupo metílico importantísimo. (Un aminoácido, prolina, permanece sin cambiar -- una vez que se protege su nitrógeno, no hay sitio para el grupo metílico.)

“Es química bastante simple, y es un poco asombroso él no había sido aplicado ya a este problema,” dice Merryman. “El proceso dio nos eficientes y esencialmente la conversión completa a los aminoácidos modificados. Desde los trabajos de proceso lo mismo para todos los aminoácidos, usted no tiene que tratar cada uno por separado y después mezclarlos en el extremo, que acelera cosas considerablemente.”

Merryman y el Verde de Raquel del mentor, el Ph.D., un profesor adjunto de la biología molecular y de la genética y un investigador del socio del Howard Hughes Medical Institute, tienen una patente en el proceso sintetizado bajo revista en la Oficina de la Patente y de la Marca De Fábrica de los E.E.U.U.

Para hacer una biblioteca del péptido del crisol de aminoácidos modificados, los investigadores mezclarían el crisol con los ribosomas y el mensajero RNAs de la serie al azar que reflejan las combinaciones posibles de los 20 aminoácidos artificiales para la longitud deseada -- diga, 10 bloques de largo. Los ribosomas entonces agitan de distancia, haciendo los péptidos.

Para explorar para el remedio potencial, la biblioteca del péptido sería mezclada con una molécula del interés, dice el Erizo, una proteína implicada en cáncer. Los Péptidos que atan el Erizo adherirían, y los que no lo hacen serían quitados. Entonces, usando un identificador Merryman del ARN de mensajero ha dirigido para tirante asociado a cada péptido, las instrucciones genéticas para los péptidos “que ganaban” puede ser amplificado selectivamente. En varias ocasiones construyendo la biblioteca, probando los péptidos, y amplificando el ganar, la biblioteca “se desarrolla,” gradualmente acumulando los péptidos más prometedores. 

La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de la Salud y del Howard Hughes Medical Institute.