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Os cientistas criam o método poderoso para “a evolução dirigida” das moléculas

Os cientistas da Faculdade de Medicina de UNC criaram “uma técnica nova poderosa da evolução dirigida” para a revelação rápida de ferramentas científicas e tratamentos novos para muitas doenças.

Os cientistas, cuja a descoberta é relatada na pilha, demonstraram a técnica evoluindo diversas proteínas para executar as tarefas novas precisas, fazendo cada vez a numa questão de dias. Os métodos existentes da evolução dirigida são mais laboriosos e demorados, e são aplicados tipicamente em pilhas bacterianas, que limita a utilidade desta tecnologia para proteínas em desenvolvimento para o uso em pilhas humanas.

A evolução dirigida é uma versão artificial, acelerada do processo da evolução na natureza. A ideia é centrar-se o processo evolucionário sobre uma única seqüência do ADN para fazê-la executar uma tarefa especificada. A evolução dirigida pode ser usada, em princípio, para não fazer a terapêutica nova que trabalham poderosa para parar doenças e ter poucos ou o nenhum efeito secundário. O trabalho científico inovador inicial na evolução dirigida ganhou o prémio nobel 2018 na química.

O que nós desenvolvemos somos o sistema o mais robusto contudo para a evolução dirigida em pilhas mamíferas.”

Estude o inglês de Justin do autor principal, PhD, um investigador associado pos-doctoral no departamento da farmacologia na Faculdade de Medicina de UNC

“A comunidade científica tem necessário uma ferramenta como esta por muito tempo”, disse o estudo autor Bryan superior L. Roth, DM, PhD, professor distinguido navio de pesca a linha de Michael no departamento da farmacologia na Faculdade de Medicina de UNC. “Nós acreditamos que nossa técnica acelerará a pesquisa e a conduzirá finalmente para melhorar a terapêutica para os povos que sofrem com as muitas das doenças para que nós precisamos tratamentos muito melhores.”

O conceito largo da evolução dirigida não é novo. Os pesquisadores têm-no aplicado há séculos em selecionar e em produzir variações dos animais e das plantas que desejaram características, tais como variedades da colheita com frutos maiores. Os biólogos nas últimas décadas igualmente usaram a evolução dirigida a nível molecular no laboratório, por exemplo, transformando um gene aleatòria até que uma variação apareça que tivesse uma propriedade desejada. Mas em geral, os métodos dirigidos da evolução para moléculas biológicas foram difíceis de usar-se e limitado em sua aplicação.

O método novo desenvolvido por Roth, por inglês, e por colegas é comparativamente rápido, fácil, e versátil. Usa o vírus de Sindbis como o portador do gene a ser alterado. O vírus com sua carga genética pode contaminar pilhas em um prato de cultura e transformar-se bastante ràpida. Os pesquisadores estabelecem circunstâncias de modo que os únicos genes de mutante a prosperar fossem esses as proteínas da codificação capazes de realizar uma função desejada dentro das pilhas, tais como a activação de um determinado receptor, ou o ligar determinados genes. Porque o sistema trabalha em pilhas mamíferas, pode ser usado para evoluir o ser humano novo, o rato, ou outras proteínas mamíferas que seriam onerosas ou impossíveis de gerar com métodos baseados em celulas bacterianos tradicionais.

Os ingleses e seus colegas chamam o sistema novo “VEGAS” para a evolução viral de seqüências Genetically de impulso. Em uma demonstração inicial, o laboratório de Roth alterou uma proteína chamada um transactivator do tetracycline (tTA), que trabalhasse como um interruptor para activar genes e fosse uma ferramenta padrão usada em experiências da biologia. Normalmente o tTA para de trabalhar se encontra o tetracycline antibiótico ou o doxycycline estreitamente relacionado, mas os pesquisadores evoluíram uma versão nova com 22 mutações que permitisse que o tTA se mantenha trabalhar apesar muito dos níveis elevados de doxycycline. O processo tomou apenas sete dias.

“Para obter um sentido de como eficiente isto é, considere que um método dirigido mamífero previamente relatado da evolução aplicado ao transactivator do tetracycline tomou quatro meses para render apenas duas mutações que conferiram somente insensibilidade parcial ao doxycycline,” Inglês disse.

Os cientistas VEGAS aplicado seguinte a um tipo comum de receptor celular chamaram um proteína-acoplar-receptor de G (GPCR). Há umas centenas de GPCRs diferente em pilhas humanas, e muitos são visados por drogas modernas para tratar uma grande variedade de circunstâncias. Precisamente como um GPCR dado deforma quando comuta de ser inactivo ao active é do grande interesse aos pesquisadores tentar criar uns tratamentos mais precisos. O inglês e VEGAS usado colegas para transformar rapidamente um GPCR pequeno-estudado chamaram MRGPRX2 de modo que ficasse em um estado sempre-activo.

“Identificar as mutações que ocorreram durante esta evolução rápida ajuda-nos a compreender pela primeira vez as regiões chaves na proteína de receptor envolvida na transição a um estado activo,” Inglês disse.

Em uma demonstração final, a equipe mostrou o potencial de VEGAS à revelação da droga do guia mais directamente. Usaram VEGAS para evoluir ràpida as moléculas biológicas pequenas chamadas os nanobodies que poderiam activar GPCRs diferente - incluindo os receptors da serotonina e da dopamina, que são encontrados em neurónios e visados por muitas drogas psiquiátricas.

A equipe está usando agora VEGAS em um esforço para desenvolver ferramentas deedição altamente eficientes, potencial para curar doenças genéticas, e para projectar os nanobodies que podem neutralizar genes cancerígenos.