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Scientifiques pour tracer les bactéries mortelles dans trois cotes

Un scientifique glisse sur une paire des glaces à trois dimensions en plastique et d'une créature multi-armée bleue sublime -- un juste d'image hors d'une chiquenaude d'horreur de la science fiction -- semble sauter hors de l'écran d'ordinateur dans le laboratoire.

Mais c'est le fantasme d'aucun cinéaste. L'image d'horreur est réelle.

La « créature » mystérieuse est des bactéries mortelles de charbon -- particulièrement un de ses protéines. Les scientifiques à l'École de Médecine de Feinberg de l'Université Northwestern dressent la carte des parties des bactéries mortelles dans trois cotes, exposant une verticale chimique neuve et intime du tueur biologique vers le bas à ses atomes mêmes. Cette vue de la maladie offrira les scientifiques qui conçoivent des médicaments une ouverture fraîche dans les vulnérabilités des bactéries, et leur permet ainsi de produire des médicaments pour désactiver elle ou des vaccins pour l'éviter.

Le charbon est juste le début. L'école de Feinberg dirige un projet national ambitieux qui tracera une rampe d'escrocs de 375 protéines des maladies infectieuses mortelles au cours des cinq années à venir. Elle est financée par un contrat $31 millions de l'institut national de l'allergie et des maladies infectieuses, une partie des instituts de la santé nationaux. Le profit a pu être une vague de médicaments neufs pour éliminer certains des plus mauvais fléaux pour infecter jamais la race humaine.

« Le concept est assez simple, » a dit Wayne Anderson, qui aboutit le projet national au centre neuf de l'école de Feinberg pour la génomique structurelle des maladies infectieuses. « Si vous avez un blocage et une clavette et vous ne savent pas à ce que ressemble non plus un, comment vous les concevrez pour adapter ensemble le "" le blocage est la métaphore d'Anderson pour la maladie ; la clavette est le médicament ou le vaccin qui glisseront à l'intérieur de sa structure atomique et la détruiront.

Pour figurer à l'extérieur où projeter l'équivalent de produit chimique d'une clé de singe dans la cellule de charbon -- et d'autres --Anderson tracera les protéines principales les utilisations de bactéries d'effectuer son travail.

« Nous verrons ce que ressemblent les protéines à et voyons de ce qu'elles ont besoin pour se développer ainsi les scientifiques peuvent employer cette information pour concevoir des médicaments pour assommer eux, » Anderson expliqué, un professeur de la pharmacologie moléculaire et de la biochimie. « Nous pourrions regarder une protéine qui copie les virus ou le génome des bactéries ainsi il peut infecter des gens. Si nous pouvons trouver un produit chimique pour l'arrêter de fonctionner, il évite le virus de l'infection de reproduction et de propagation. »

Les protéines dans son laboratoire, par la manière, ne sont pas capables de déclencher une maladie infectieuse. « Vous avez besoin du virus réel ou des bactéries pour le ce, » Anderson a indiqué.

Éventuellement la rampe d'Anderson sera remplie de pas-ainsi-jolies verticales génétiques des protéines à partir de la peste, du choléra, de la rage, du virus West Nile, De l'encéphalite virale et de l'Ebola, pour nommer juste quelques uns. Il regardera également les maladies apparaissantes neuf et des infections résistant à la drogue. Son équipe -- ce qui comprend des chercheurs à sept autres institutions -- battra à l'extérieur les structures atomiques en trois dimensions au moins de 75 protéines de la maladie par année et inscrira rapidement leurs découvertes sur un site Web spécial pour les scientifiques qui peuvent immédiatement employer l'information pour travailler aux médicaments neufs.

Cet méga-assaut sur ces maladies à une telle vitesse vertigineuse, parlant scientifiquement, représente une variation tectonique dans la façon dont les chercheurs attaquent des maladies infectieuses.

Jusqu'à présent, pharmacologues moléculaires -- les gens qui conçoivent les médicaments neufs -- a dû fonctionner à un rythme beaucoup plus lent parce qu'ils ont eu accès à seulement une image de protéine d'une maladie à la fois.

La technologie de pointe neuve a accéléré le procédé. « Maintenant nous passons par le génome et trouvons 100 protéines de des bactéries, » Anderson expliqué. « Nous regardons toute la ces derniers et fournissons les informations ainsi les scientifiques peuvent regarder plus qu'un par un. »

Pour obtenir ces protéines exceptionnelles pour leur « photo op, » Anderson d'abord doit les élever dans des cristaux. Quelques opérations de son bureau est la « crèche, » où les centaines de milliers de cristaux viraux et bactériens de protéine se développent dans ce qui ressemblent aux plateaux miniatures de glaçon. Les plateaux sont empilés dans des incubateurs géants pour maintenir les protéines à leur température préférée.

Puisqu'Anderson n'est jamais sûr quel environnement produira un cristal -- quelques protéines préfèrent plus d'acidité ou la salent que d'autres, il essayent des centaines de différentes recettes pour chacun.

Le visionnement de ces protéines vers le bas à l'agencement de leurs atomes exige un faisceau de rayons X fort. Un des quelques sites dans le pays avec cette technologie est l'énorme synchrotron au laboratoire national d'Argonne. De l'air, le synchrotron ressemble à une piste d'intérieur. Et, d'une certaine manière, il est. Les seules turbines, cependant, sont des électrons entourant le synchrotron, qui est réellement un polygone dégrossi par 40 un kilomètre autour. Pendant que les électrons emballent autour du polygone, ils tirent hors des faisceaux de rayons X forts.

Fonctionnant avec le matériel à l'intérieur d'une offre spéciale fil-a muré la station pour les protéger contre la radiothérapie, scientifiques mettent un cristal de protéine -- juste 1/10 d'un mm -- dans le faisceau de rayons X de synchrotron. Pendant que les rayons X dispersent hors du cristal, le diagramme diffraction indique l'emplacement des électrons de la protéine et des atomes, une cristallographie appelée de processus de rayon X.

Début novembre, l'université lancera un site Web, www.csgid.org, pour les scientifiques qui se spécialisent dans différents bactéries ou virus, ainsi ils peuvent analyser la liste du projet de maladies infectieuses et proposer quelles protéines Anderson et ses collègues devrait examiner. « Nous espérons que nous obtiendrons des suggestions des gens à la communauté scientifique, » a indiqué Anderson, qui est également codirecteur du centre de recherche du nord-ouest de synchrotron. « Leur connaissance peut être une grande aide à nous parce que chaque les bactéries effectue des milliers des protéines. » Le site Web également sera sans interruption actualisé pour montrer les protéines neuf tracées de scientifiques.

« Nous espérons que notre effort étendra le travail préparatoire pour que les médicaments neufs traitent ou éviter certaines des plus mauvaises maladies infectieuses pour infester notre pays et le monde, » Anderson a indiqué.