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Gli scienziati creano il metodo efficace per “evoluzione diretta„ delle molecole

Gli scienziati della scuola di medicina di UNC hanno creato una nuova “tecnica potente di evoluzione diretta„ per lo sviluppo rapido degli strumenti scientifici ed i nuovi trattamenti per molte malattie.

Gli scienziati, di cui l'innovazione è riferita in cella, hanno dimostrato la tecnica evolvendo parecchie proteine per eseguire le nuove mansioni precise, ogni volta facente la nel giro di pochi giorni. I metodi attuali di evoluzione diretta sono più laboriosi e che richiede tempo e tipicamente si applicano in celle batteriche, che limita l'utilizzabilità di questa tecnologia per le proteine evolventesi per uso in cellule umane.

L'evoluzione diretta è una versione artificiale e accelerata del trattamento di evoluzione in natura. L'idea è di mettere a fuoco il trattamento evolutivo su una sola sequenza del DNA per farla eseguire un compito specificato. L'evoluzione diretta può essere usata, in linea di principio, per non fare la nuova terapeutica che funzionino potente per fermare le malattie ed avere pochi o effetti secondari. Il lavoro scientifico approfondito iniziale su evoluzione diretta ha estratto il premio Nobel 2018 in chimica.

Che cosa abbiamo sviluppato siamo il sistema più robusto eppure per evoluzione diretta in cellule di mammiferi.„

Studi l'inglese di Justin dell'autore principale, il PhD, un socio di ricerca postdottorale nel dipartimento di farmacologia alla scuola di medicina di UNC

“La comunità scientifica ha avuto bisogno a lungo di uno strumento come questa„, ha detto lo studio l'autore Bryan senior L. Roth, il MD, il PhD, il professore distinto puttana di Michael nel dipartimento di farmacologia alla scuola di medicina di UNC. “Crediamo che la nostra tecnica acceleri la ricerca ed infine piombo per migliorare la terapeutica per la gente che soffre con molte delle malattie per cui abbiamo bisogno di trattamenti molto migliori.„

Il vasto concetto di evoluzione diretta non è nuovo. I ricercatori stanno applicandolo per secoli nelle varianti selezionanti e crescere degli animali e delle piante che hanno desiderato le caratteristiche, quali le varietà del ventriglio con la più grande frutta. I biologi negli ultimi decenni egualmente hanno usato l'evoluzione diretta al livello molecolare in laboratorio, per esempio, subendo una mutazione un gene a caso finché una variante non comparisse che ha i beni desiderati. Ma nel complesso, i metodi diretti di evoluzione per le molecole biologiche sono stati difficili da utilizzare e limitato nella loro applicazione.

Il nuovo metodo messo a punto da Roth, da inglese e dai colleghi è comparativamente rapido, facile e versatile. Usa il virus di Sindbis come i portafili del gene da modificare. Il virus con il suo carico genetico può infettare le celle in una capsula di Petri e subire una mutazione abbastanza rapido. I ricercatori installano le circostanze in modo che i soli geni mutanti da prosperare siano quei proteine della codifica capaci di effettuazione della funzione desiderata all'interno delle celle, come l'attivazione del ricevitore determinato, o inserirsi determinati geni. Poiché il sistema funziona in cellule di mammiferi, può essere usato per evolvere il nuovo essere umano, il mouse, o altre proteine mammifere che sarebbero pesanti o impossibli da generare con ai i metodi basati a cella batterici tradizionali.

Gli inglesi ed i suoi colleghi chiamano il nuovo sistema “VEGAS„ per evoluzione virale delle sequenze geneticamente d'attuazione. In una dimostrazione iniziale, il laboratorio di Roth ha modificato una proteina chiamata un transactivator della tetraciclina (tTA), che funziona come opzione per attivare i geni ed è uno strumento standard utilizzato negli esperimenti di biologia. Il tTA smette normalmente di lavorare se incontra la tetraciclina antibiotica o la doxiciclina strettamente connessa, ma i ricercatori hanno evoluto una nuova versione con 22 mutazioni che permette che il tTA continui lavorare malgrado molto gli alti livelli di doxiciclina. Il trattamento ha richiesto gli appena sette giorni.

“Per ottenere un senso di quanto efficiente cioè consideri che un metodo diretto mammifero precedentemente riferito di evoluzione applicato al transactivator della tetraciclina richieda quattro mesi per rendere appena due mutazioni che hanno conferito soltanto l'insensibilità parziale a doxiciclina,„ English ha detto.

Gli scienziati VEGAS applicato seguente ad un tipo comune di ricevitore cellulare hanno chiamato un proteina-accoppiare-ricevitore di G (GPCR). Ci sono centinaia di GPCRs differente sulle cellule umane e molti sono mirati a dalle droghe moderne per trattare un'ampia varietà di circostanze. Precisamente come un GPCR dato deforma quando passa da essere inattivo ad attivo è di grande interesse ai ricercatori provare a creare i trattamenti più precisi. L'inglese e VEGAS usato colleghi per subire una mutazione rapidamente un GPCR piccolo-studiato hanno chiamato MRGPRX2 in modo che restasse in uno stato dell'sempre-attivo.

“Identificare le mutazioni che si sono presentate durante questa evoluzione rapida ci aiuta a capire per la prima volta le regioni chiave nella proteina di ricevitore in questione nella transizione ad uno stato attivo,„ English ha detto.

In una dimostrazione definitiva, il gruppo ha mostrato più direttamente il potenziale di VEGAS allo sviluppo della droga della guida. Hanno usato VEGAS per evolvere rapido le piccole molecole biologiche chiamate nanobodies che potrebbero attivare GPCRs differente - compreso i ricevitori della dopamina e della serotonina, che sono trovati sulle cellule cerebrali e sono mirati a da molte droghe psichiatriche.

Il gruppo ora sta utilizzando VEGAS in uno sforzo per sviluppare gli strumenti gene-modificare altamente efficienti, potenzialmente per la maturazione delle malattie genetiche e per costruire i nanobodies che possono neutralizzare i geni cancerogeni.