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A descoberta Nova coloca a fundação para a revelação das drogas anti-VIH novas

As terapias Novas podiam melhorar a potência de tratamentos existentes do AIDS, ajuda para combater tensões de vírus resistentes aos medicamentos

Uma equipe dos cientistas no The Scripps Research Institute identificou dois compostos que actuam em locais obrigatórios novos para uma enzima usada pelo vírus de imunodeficiência humana (HIV), o vírus que causa o AIDS. A descoberta coloca a fundação para a revelação de uma classe nova das drogas anti-VIH para aumentar terapias existentes, para tratar tensões resistentes aos medicamentos da doença, e para retardar a evolução da resistência de droga no vírus.

A pesquisa aparecerá como o artigo de capa da introdução de Março da Biologia do jornal & do Projecto Químicos da Droga.

Os compostos anti-VIH identificados no estudo novo ligam à enzima do protease-um do VIH essencial ao ciclo de vida do vírus. As Drogas que obstruem esta enzima viral são chamadas de “inibidores protease” e compo actualmente uma parte importante do cocktail bem sucedido da droga do AIDS conhecido como a terapia anti-retroviral altamente activa (HAART).

Comparado com drogas Administração-Aprovadas do Alimento e da Droga (FDA) as de nove E.U. que visam o protease do VIH, contudo, os dois compostos novos, que são unidades ou “fragmentos químicos pequenos,” ligamento com duas porções novas da molécula. Isto podia fazer as drogas futuras que incorporam os elementos estruturais novos dos fragmentos um complemento útil aos tratamentos existentes.

“Os resultados Do estudo abrem a porta a uma aproximação nova inteira para drogar o projecto contra o protease do VIH,” disse o Professor de Investigador Associado C. de Scripps David Cerveja De Malte, autor superior do estudo. “Os fragmentos limitam em não um, mas em duas, fendas diferentes no protease fora do local activo. Este é um prova--conceito importante que a molécula do protease tenha dois bolsos obrigatórios do local não-activo (“locais allosteric ") que podem agora ser explorados como uma estratégia nova poderosa para combater a droga-resistência no VIH.”

O Investigador Associado Alex L. Perryman, primeiro autor do papel e membro do laboratório do Professor Arthur Olson em Scripps Pesquisa, adicionado, “As experiências valida minha hipótese desenvolvida da modelagem computacional que o protease do VIH tem bolsos em sua superfície além do local activo que pode ligar drogas. As Drogas desenvolvidas para visar estes locais podiam ser usadas para fazer inibidores activos Aprovados pelo FDA actuais do local mais poderosos e para restaurar sua eficácia contra superbugs resistentes aos medicamentos. A estratégia inteira de visar locais não-activos pode igualmente provar útil contra outras doenças, especialmente quando há as mutações que causam a resistência de droga.”

Os Braços Longos do Protease do VIH

Aproximadamente 33 milhões de pessoas estão vivendo actualmente com as Infecções pelo HIV, 2,7 milhão de quem foram contaminados recentemente em 2008, de acordo com as estatísticas as mais recentes disponíveis da Organização Mundial de Saúde. Quando a terapia de HAART prolongar a sobrevivência e melhorar a qualidade de vida para muitos pacientes de AIDS, uma parcela ràpida crescente de Infecções pelo HIV novas envolve tensões resistentes aos medicamentos.

Perryman foi interessado no problema da resistência de droga por algum tempo. Como um companheiro (HHMI) pre-doutoral do Howard Hughes Medical Institute no laboratório do Professor J. Andrew McCammon no University Of California, San Diego, Perryman de HHMI conduziu simulações computorizadas extensivas de uma molécula resistente aos medicamentos do protease do VIH e comparou-as com uma molécula normal do protease do VIH. Este esforço teórico colocou o fundamento para o estudo experimental actual.

Como é frequentemente o caso na biologia, a forma do protease do VIH reflecte e dita sua função. Em processo de reproduzir-se, o vírus faz as correntes longas da proteína, que o protease racha em umas partes mais curtos para permitir o conjunto final de virions novos do VIH. Para rachar fora as partes da corrente mais longa, o protease tem dois scissor-como aletas em cada lado da molécula. As aletas abrem para deixar dentro a corrente viral da proteína, que se rosqueia no bolso obrigatório do local activo. As aletas fecham-se então, cruzando-se no meio sobre um bolso obrigatório e fendendo a corrente da proteína em partes menores.

As drogas Actuais do VIH-protease imitam a forma de determinadas regiões da corrente da proteína do VIH (isto é, a “segmentação situa”) e de ligamento ao local activo no centro oco do protease. Uma Vez Que este local é obstruído pela droga, o protease é deficiente, e o VIH não pode fazer partículas infecciosas novas. Assim, as drogas do protease impedem a propagação da Infecção pelo HIV a outras pilhas dentro de um paciente.

Perryman quis encontrar o que era diferente sobre tensões resistentes aos medicamentos da vírus-informação que não era óbvia das imagens estáticas das moléculas. Assim, conduziu simulações computorizadas do movimento de uma tensão multi-droga-resistente particularmente desagradável do mutante de VIH (V82F/I84V).

Os resultados mostraram que as aletas da molécula resistente aos medicamentos do protease tendida a estar abertas mais frequentemente do que suas contrapartes padrão, e eram igualmente mais flexíveis. Quando as drogas anti-VIH ainda cabidas no bolso obrigatório do local activo, mais energia eram necessários fechar as aletas do que as drogas poderiam agrupar. Consequentemente, as drogas não ficariam no local obrigatório, e o bolso permaneceu disponível para a corrente da proteína do VIH, que podia ainda fechar as aletas e ir sobre criar partículas infecciosas novas.

Em suas simulações, Perryman e seus colegas identificaram uma solução potencial a este problema. Como a restrição do punho-fim de um par de tesouras para manter as lâminas da abertura demasiado largas, um novo tipo de droga pôde poder ligar para alternar locais nos lados do protease, contendo as aletas de suas extremidades e fornecendo as drogas anti-VIH actuais bastante ajuda para fechar as aletas e para desabilitar o protease. Em vez de obstruir o local activo do protease, estes compostos seriam “fragmentos allosteric,” os blocos de apartamentos pequenos da molécula que deslocam a dinâmica da molécula assim que prefere uma conformação diferente (forma).

O plano soou bom na teoria, mas pôde trabalhar na prática?

Unindo As Partes

Aquele é o que a Equipa de investigação de Scripps exps para aprender no estudo novo, que foi financiado por uma concessão ao laboratório de Olson dos Institutos de Saúde Nacionais para procurar maneiras de combater a droga-resistência no VIH.

Para realizar este objetivo, a equipe obteve uma “biblioteca” de 384 fragmentos compostos que tinham sido compilados por uma empresa chamada Activo Observação. Selecionar fragmentos um pouco do que compostos maiores tornou-se mais popular ao longo dos últimos anos, Perryman explicou, desde a utilização destas partes menores é mais maneira eficaz de encontrar estruturas prometedoras do que usando bibliotecas de grandes compostos. Além, os fragmentos podem ser prolongados, combinado, e a utilização alterada “estrutura-baseou o projecto da droga” em uma maneira que os fizesse caber firmemente nos locais obrigatórios direitos, sem indicar as interacções indesejáveis que vêm às vezes com moléculas maiores. Usar bibliotecas de muito maior, “chumbo-como” compostos é menos eficiente, e aqueles grandes compostos são menos telescópicos.

Desde Que a molécula do protease do VIH está no movimento constante, a equipe dos cientistas, que os membros incluídos de Scripps Pesquisam o laboratório do Professor John Pessoa Idosa, cristalizou primeiramente a molécula em várias conformações diferentes. Os cientistas seleccionaram então uma biblioteca dos fragmentos contra estes cristais para ver se algum deles para limitar e caracterizado as características estruturais dos resultados usando o Lightsource da Radiação de Synchrotron de Stanford (SSRL). As notas Robustas que, no total, o projecto conduziu uma tela maciça de mais de 800 cristais produzindo mais de 400 séries de dados, um repto tornaram possível pelas capacidades robóticos de SSRL.

Em suas experiências iniciais, os cientistas encontraram com parcial sucesso-bastante para estabelecer a prova--conceito-como um fragmento anexado do “ao local olho” entre a ponta de uma aleta e a parte superior da parede do local activo. Contudo, o grande local activo da molécula tendeu a ser problemático, interferindo com o objetivo dos cientistas da pesquisa pelos fragmentos que ligam para alternar locais na molécula.

Para superar este problema, a equipe “obstruiu acima” do local activo com um inibidor conhecido de modo que a tela identificasse somente os fragmentos que limitam a outras regiões do protease. Perryman notou que este protocolo inovativo poderia ser aplicado ao trabalho similar em muitos agentes decausa diferentes, especialmente aqueles que desenvolveram a resistência de droga.

Usando o método novo para a selecção crystallographic, a equipe encontrou duas “batidas” - methylcyclohexanol dos fragmentos 2 e ácido de indole-6-carboxylic. Os cientistas usaram experiências crystallographic do raio X adicional para confirmar primeiramente que os fragmentos limitam certamente aos locais novos no protease e em segundo que estes fragmentos mudam as preferências estruturais do protease.

“Desde Que estes fragmentos são muito pequenos, nós não os esperaríamos ser inibidores poderosos sós,” disse Perryman. “Mas é o começo de um processo onde nós possamos tentar usar estes fragmentos pequenos para se acumular a um inibidor poderoso real. O estudo valida nossas previsões e coloca a fundação estrutural para a revelação de classes novas de drogas dos anti-AIDS.”

Source: Instituto de Investigação de Scripps