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Ciertas enzimas implicadas en enfermedades como cáncer también se destruyen

Como bandidos abigarrados, ciertas enzimas implicadas en cáncer y otras enfermedades también se aniquilan. Un nuevo estudio revela los detalles de sus hojas metálicas mutuas con la esperanza de que estos comportamientos se puedan leveraged para luchar el potencial de la enfermedad de las enzimas.

Los bandidos son cathepsins, las enzimas que disponen normalmente de la proteína innecesaria en nuestras células. Pero en decorados malsanos, los cathepsins pueden ascender enfermedades como cáncer, ateroesclerosis, y anemia de células falciformes. Muchas drogas experimentales que las inhiben, mientras que son efectivas, han fallado debido a los efectos secundarios que no podrían ser explicados bien, así que a los investigadores en el Instituto de Tecnología de Georgia abandonaron el foco común en únicos cathepsins para modelar tres cathepsins dominantes como sistema.

Los investigadores encontraron que los cathepsins, denotados por las letras K, L, y S, no sólo degradan las estructuras extracelulares - proteínas fuera de las células que las células del apoyo - pero también recuperan las piezas aprovechables, distraen, y se desactivan. Cathepsins es proteasas, las enzimas que degradan las proteínas, y puesto que los cathepsins son ellos mismos proteínas, pueden degradarse, también.

Catepsina tres marionetas

la Auto-digestión es mi favorito personal. Piense en ella: Usted toma un grupo de catepsina Ks, y él se come. ¿Por qué? Porque él está apenas más cercano a uno a que a lo que él comería de otra manera.”

Manu Platt, el investigador principal del estudio, profesor adjunto en el Wallace H. Coulter Department de la ingeniería biomédica en la tecnología de Georgia y la universidad de Emory

En enfermedad, los cathepsins aparecen ser como las tres marionetas en un taller de la porcelana, rasgando el taller hacia abajo mientras que se atormentan. Como consecuencia, a principios de, cuando los investigadores de la tecnología de Georgia intentados para influenciar una única catepsina en el grupo, resultados desconcertaban, y los investigadores aserraban al hilo que puede ser que estén sobre algo relevante a las fallas misteriosas de la droga del pasado.

Con experimentos del laboratorio y cálculos matemáticos, llegaron un modelo de cómputo que mostró cómo las únicas influencias ondulan a través del sistema. Publicaron el modelo como herramienta en línea que otros investigadores pueden utilizar al aparejo los tres cathepsins en fijaciones del grupo, sus niveles de objetivos disponibles, y las substancias químicas del inhibidor. La herramienta pone en contraste la catepsina que chapucea con eficacia de la catepsina.

Los investigadores publican sus resultados de investigación en el gorrón los procedimientos de la National Academy of Sciences en la semana del 20 de enero de 2020. La investigación, que tomó una aproximación de la biología de sistemas, fue financiada por el National Science Foundation y los institutos de la salud nacionales.

Q&A

¿Cómo los cathepsins salen mal?

Los tres cathepsins en este estudio son los más conocidos para su actividad en los organelos de la célula llamados los lisosomas bajo condiciones sanas, donde trabajan como woodchippers moleculares para cortar la proteína hacia abajo a los aminoácidos.

“También sirven funciones en célula específica pulsan, por ejemplo la catepsina S que ayuda al sistema inmune para reconocer qué atacar y qué no,” Platt dijo.

Los “problemas suceso cuando los cathepsins consiguen overexpressed y terminan hacia arriba en los lugares incorrectos. Son potentes loco y degradan las proteínas estructurales elastina y el colágeno que componen arterias, los tendones, el endometrio, y muchas estructuras del tejido.”

“En las fijaciones sanas, catepsina K analiza el hueso viejo para reciclar el calcio. Pero cuando viene el cáncer de pecho, esas células cacerígenas hacen la catepsina K para destruir el colágeno alrededor del tumor. Y eso permite que las células escape y extenderse por metástasis al hueso,” Platt dijo.

¿Cómo es esta investigación relevante al revelado de la droga?

“Estudio cathepsins en las enfermedades como tendinopathy, endometriosis, ateroesclerosis, cáncer, y anemia de células falciformes,” Platt dijo. “Así pues, tener una droga en el mercado para manejar cathepsins sería una gran cosa.”

“Muchas drogas del inhibidor de la catepsina que han fallado juicios clínicas fueron apuntadas pero causaron muy fino efectos secundarios grandes, y algunas de esas drogas del inhibidor de la catepsina ni siquiera cruz-reaccionaron con otros cathepsins que no apuntaban - que es generalmente una buena cosa - así que la causa de los efectos secundarios era un misterio,” Platt dijo. “Modelando un sistema de cathepsins, pensamos que tenemos un buen comienzo hacia la destapadura de ese misterio.”

“Si no sabemos con estos cathepsins están trabajando y cara a cara en los sistemas complejos, similares a cómo existen en nuestras carrocerías, después nosotros va a tener una dificultad el conseguir cualquier cosa en el botiquín inhibirlas.”

El estudio conecta ideas en nuevas aproximaciones de drogar la investigación. Por ejemplo, la catepsina S se podría reforzar estratégico en situaciones donde no está el culpable para analizar los cathepsins K y L.

¿Qué pueden otros investigadores preveer del modelo en línea?

“Pueden fijar sus propios experimentos y hacer predicciones, incluyendo qué inhibidores harán, así que pueden probar los inhibidores en las fuerzas diversas en este sistema,” Platt dijo. “Pueden preguntar a preguntas que no pueden contestar todavía experimental entonces a la prueba las predicciones del modelo en el laboratorio.”

Los procesos del modelo que varían entradas en resultar cambian en niveles de la catepsina y resultados de la degradación e indican si se han desactivado o se han demolido. Los decorados se pueden exportar como un parte y hoja de balance de los datos.