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A dispersão de raio X larga do ângulo (WAXS) poderia ajudar a produzir drogas do chumbo para a terapia da doença

As mudanças estruturais nas proteínas podem agora ser consideradas no detalhe aumentado, usando uma nova aplicação de uma técnica existente. A aplicação, desenvolvida no Ministério de E.U. do laboratório nacional do Argonne da Energia, podia ajudar a produzir drogas do chumbo para a terapia da doença.

Na pesquisa publicada na química e na biologia, os cientistas relatam o uso da dispersão de raio X larga do ângulo (WAXS), uma técnica da difracção de raio X que fosse usada previamente para determinar as estruturas cristalinas dos polímeros. Os biólogos adaptaram esta técnica da ciência de materiais para estudar mudanças estruturais ligante-induzidas nas proteínas. As ligantes são as moléculas que podem causar a criação de compostos complexos na estrutura da proteína. Os cientistas de Argonne dos resultados conseguidos usando WAXS são comparáveis às previsões já aceitadas das estruturas da proteína fornecidas pelo cristalografia do raio X, e são mais fáceis e mais rápidos de obter. Os resultados igualmente mostram a promessa para usar WAXS como uma ferramenta segura e de alta velocidade para a identificação da droga do chumbo.

WAXS tem o potencial identificar as drogas medicinais que podem ligar para visar proteínas e para determinar a como as drogas eficazes estão na ligação e em alterar suas proteínas visadas. A técnica é sensível bastante dizer a diferença entre uma ligante que apenas esteja colando à superfície de uma proteína (uma droga que possa não ter nenhum efeito) e de uma ligante que esteja mudando realmente a estrutura (uma droga que seja mais provável ser eficaz). No passado, detectar esta diferença exigiu o uso de diversas técnicas combinadas. A não outra técnica precedente pôde distinguir a diferença no seus próprios, ou como rapidamente.

“A dispersão de raio X larga do ângulo fornece uma ferramenta real para identificar drogas do chumbo,” disse o Lee Makowski do co-autor da divisão das ciências biológicas de Argonne, “identificará uma molécula que seja boa bastante ser tornado como uma droga.”

Os pesquisadores acreditam WAXS permitirá que os cientistas estudem mais interacções da proteína-ligante em uma taxa mais rápida e mais barata do que o cristalografia laborioso e caro existente do raio X.

“O levantamento de dados toma somente um par actas,” disse Makowski, “tão teòrica um encanamento industrial poderia estabelecer-se que fosse limitado somente em algumas actas pela interacção proteína-pequena da molécula.” Os ensaios baseados em celulas funcionais (que são necessários para outros métodos) tomam actualmente semanas, se não meses para terminar--causando um gargalo no levantamento de dados e na análise.

Além disso, as estruturas de cristal de alta qualidade são resistentes alcançar, e somente um número limitado de proteínas documentou as estruturas de cristal da proteína com e sem um presente da ligante.

“Não há nenhuma outra técnica como esta lá fora,” disse o co-autor Diane Rodi da divisão das ciências biológicas de Argonne, “você pode ver umas mudanças mais detalhadas que ocorram em interacções da proteína-ligante na solução do que você pode com toda a outra técnica. E mais interacções da proteína-ligante podem ser testadas.”

A técnica disponível não precedente pode mostrar o valor da mudança da estrutura da proteína na ausência de uma estrutura de cristal. A dispersão de raio X pequena do ângulo (SAXS) pode mostrar o tamanho e a forma da proteína, mas não mostra detalhes sobre a mudança. A espectroscopia circular do dicroísmo (um método que fornece a informação estrutural em muitos tipos de macromoléculas biológicas) não mostra que o nível das mudanças detalhadas WAXS fornece.

WAXS não exige nenhuma cristalização, mas usos o mesmo procedimento da dispersão de raio X que o cristalografia. A técnica envolve colocar a proteína e a ligante em uma solução água-baseada e então colocar esta solução no trajecto de um feixe de raio X. O teste padrão resultante da dispersão de raio X revela a informação sobre a estrutura detalhada do complexo da proteína-ligante, que pode então ser contrastado com um teste padrão da dispersão da proteína apenas.

Os pesquisadores em Argonne testaram quatro proteínas mais e menos suas ligantes correspondentes usando WAXS, que usa os feixes de raio X intensos na facilidade de BioCAT no fotão avançado Source. As proteínas foram escolhidas basearam nas melhores estruturas disponíveis do banco de dados de proteína que tinha sido observado já com e sem ligantes usando o cristalografia do raio X.

“Nós escolhemos as proteínas que já tiveram as estruturas de cristal de modo que nós pudéssemos avaliar apenas como bom a técnica de WAXS é,” disséssemos o autor principal Bob Fischetti, do fotão avançado Source de Argonne e divisão das ciências biológicas, “e naturalmente nós quisemos convencer povos que o que nós víamos é real.”

As proteínas testadas indicaram as mudanças que corresponderam directamente àquelas documentadas das estruturas de cristal, provando que as observações eram reais e validando o método como uma ferramenta potencial da descoberta da droga.

O outro autor no relatório, além do que Fischetti, Rodi e Makowski é David B. Gore (BioCAT, fotão avançado Source, Argonne).

Os pesquisadores submeteram um pedido da proposta da concessão aos institutos de saúde nacionais para o financiamento possível dos estudos futuros com WAXS.