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Scienziati per mappare i batteri letali in tre dimensioni

Uno scienziato fa scorrere su una coppia i vetri 3-D di plastica e una creatura multi-armata blu ultraterrena -- una destra di immagine da un colpo di frusta di orrore di fantascienza -- sembra saltare dallo schermo di computer nel laboratorio.

Ma questa è la fantasia di nessun regista. L'immagine di orrore è reale.

“La creatura„ sinistra proviene dai batteri micidiali dell'antrace -- specificamente uno delle sue proteine. Gli scienziati alla scuola di medicina del Feinberg dell'università Northwestern stanno mappando le parti dei batteri letali in tre dimensioni, esponendo un nuovo e ritratto chimico intimo dell'uccisore biologico giù ai sui atomi stessi. Questa visualizzazione della malattia offrirà gli scienziati che progettano le droghe un'apertura fresca nelle vulnerabilità dei batteri e così permette loro di creare le droghe per rendere non validi o i vaccini per impedirla.

L'antrace è appena l'inizio. Il banco di Feinberg sta dirigendo un progetto nazionale ambizioso che mapperà una galleria delle canaglie di 375 proteine dalle malattie infettive micidiali nel corso dei cinque anni futuri. Sta costituendo un fondo per da un contratto $31 milione dall'istituto nazionale dell'allergia e delle malattie infettive, parte degli istituti della sanità nazionali. Il profitto ha potuto essere un'ondata di nuove medicine per eliminare alcuni dei flagelli peggiori per infettare mai la razza umana.

“Il concetto è equo semplice,„ ha detto Wayne Anderson, che piombo il progetto nazionale al nuovo centro del banco di Feinberg per genomica strutturale delle malattie infettive. “Se avete un blocco e un tasto e voi non conoscono a che cosa neanche uno assomiglia, come le progetterete per misura insieme il "" il blocco è la metafora di Anderson per la malattia; il tasto è la droga o il vaccino che franeranno dentro la sua struttura atomica e la distruggeranno.

per capire dove gettare l'equivalente del prodotto chimico di una chiave inglese nella cella dell'antrace -- ed altri --Anderson mapperà le proteine chiave gli usi dei batteri fare il suo lavoro.

“Vederemo che cosa le proteine assomigliano a e vediamo di che cosa hanno bisogno per svilupparsi in modo dagli scienziati possono usare questi informazioni per progettare le droghe per buttare giù loro,„ Anderson spiegato, un professore di farmacologia molecolare e della biochimica. “Potremmo esaminare una proteina che copia i virus o il genoma dei batteri in modo da può infettare la gente. Se possiamo trovare un prodotto chimico per fermarlo dal lavoro, impedisce il virus l'infezione di riproduzione e di diffusione.„

Le proteine nel suo laboratorio, a proposito, non sono capaci dell'avviamento della malattia infettiva. “Avete bisogno del virus reale o batteri per il quel,„ Anderson ha detto.

Finalmente la galleria di Anderson sarà riempita di ritratti genetici non-così-graziosi delle proteine dalla peste, dal colera, dalla rabbia, dal virus del Nilo occidentale, dall'encefalite virale e dal Ebola, per nominare appena alcuni. Egualmente esaminerà le malattie recentemente emergenti e le infezioni resistenti alla droga. Il suo gruppo -- quale include i ricercatori altre a sette istituzioni -- sbatterà fuori le strutture atomiche tridimensionali almeno di 75 proteine di malattia un l'anno e rapidamente invierà le loro scoperte su un sito Web speciale per gli scienziati che possono immediatamente usare le informazioni per lavorare alle nuove droghe.

Questo mega-assalto su queste malattie a tale velocità dizzying, parlante scientifico, rappresenta una variazione tettonica in come i ricercatori stanno attaccando le malattie infettive.

Finora, farmacologi molecolari -- la gente che progetta le nuove medicine -- ha dovuto lavorare ad un passo molto più lento perché hanno avute accesso a soltanto un'immagine della proteina da una malattia per volta.

La nuova tecnologia avanzata ha accelerato il trattamento. “Ora stiamo passando attraverso il genoma e stiamo trovando 100 proteine dall'batteri,„ Anderson spiegato. “Stiamo esaminando tutti i questi e stiamo fornendo informazioni in modo dagli scienziati possono esaminare più uno alla volta.„

Per ottenere queste proteine insolite per la loro “foto op,„ Anderson in primo luogo deve coltivarli nei cristalli. Alcuni punti dal suo ufficio è “il vivaio,„ dove le centinaia di migliaia di cristalli virali e batterici della proteina si sviluppano in che cosa somigliano ai cassetti miniatura del cubetto di ghiaccio. I cassetti sono impilati in incubatrici giganti per tenere le proteine alla loro temperatura preferita.

Poiché Anderson non è mai sicuro che ambiente produrrà un cristallo -- alcune proteine preferiscono la più acidità o salano che altre, lui provano le centinaia di ricette differenti per ciascuno.

L'esame delle queste proteine giù alla disposizione dei loro atomi richiede un raggio di raggi x intenso. Uno dei pochi siti nel paese con questa tecnologia è il sincrotrone enorme al laboratorio nazionale di Argonne. Dall'aria, il sincrotrone assomiglia ad un cingolo dell'interno. E, in un modo, è. I soli guide, tuttavia, sono elettroni che circondano il sincrotrone, che è realmente un poligono rivestito 40 un chilometro intorno. Mentre gli elettroni corrono intorno al poligono, sparano fuori dai raggi di raggi x intensi.

Lavorando con la strumentazione dentro uno speciale cavo-ha murato la stazione per proteggerli da radiazione, scienziati collocano un cristallo della proteina -- appena 1/10 di un millimetro -- nel raggio di raggi x del sincrotrone. Mentre i raggi x spargono fuori dal cristallo, il reticolo di diffrazione rivela la posizione degli elettroni della proteina e degli atomi, un trattamento chiamato cristallografia a raggi x.

All'inizio di novembre, l'università lancerà un sito Web, www.csgid.org, per gli scienziati che si specializzano in batteri o in virus differenti, in modo da possono scandire la lista del progetto delle malattie infettive e suggerire quali proteine Anderson ed i suoi colleghi dovrebbe esaminare. “Speriamo che otteniamo i suggerimenti dalla gente in comunità scientifica,„ ha detto Anderson, che egualmente è co-direttore del centro di ricerca nordoccidentale del sincrotrone. “La loro conoscenza può essere una grande guida a noi perché ogni i batteri fa migliaia delle proteine.„ Il sito Web egualmente sarà aggiornato continuamente per mostrare le proteine recentemente mappate degli scienziati.

“Speriamo che il nostro sforzo stenda il fondamento affinchè le nuove droghe tratti o impedire alcune delle malattie infettive peggiori per contagiare il nostro paese ed il mondo,„ Anderson ha detto.