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Os pesquisadores desenvolvem o método heurístico novo da droga que visa proteínas da membrana em pilhas vivas

Uma equipa de investigação conduzida pelo Dr. Xiaoyu Li da divisão de pesquisa para a química, faculdade da ciência, em colaboração com o professor Yizhou Li da escola de ciências farmacêuticas, da universidade de Chongqing e do professor Yan CAO da escola da farmácia, universidade médica em segundo militar em Shanghai desenvolveu um método heurístico novo da droga que visa proteínas da membrana em pilhas vivas.

As proteínas da membrana jogam papéis importantes na biologia, e muitos deles são os alvos valiosos que estão sendo levados a cabo intensiva na indústria farmacêutica. O método desenvolvido pela equipe do Dr. Li fornece uma maneira eficaz de descobrir ligantes e inibidores novos contra as proteínas da membrana, que permanecem pela maior parte intratáveis às aproximações tradicionais. A revelação da metodologia e suas aplicações são publicadas agora na química da natureza, um jornal prestigioso da química pelo grupo editorial da natureza (NPG).

Fundo

As proteínas da membrana na superfície da pilha executam uma miríade das funções biológicas que são vitais à sobrevivência das pilhas e dos organismos. Não surpreendentemente, as doenças humanas numerosas são associadas com as funções aberrantes da proteína da membrana. Certamente, as proteínas da membrana esclarecem sobre 60% dos alvos de todas as drogas aprovados pelo FDA da pequeno-molécula. A superfamília acoplada G-proteína (GPCR) do receptor apenas, como a classe a maior de receptors da pilha-superfície, é os alvos de ~34% de todas as drogas clínicas.

Contudo, apesar do significado, a descoberta da droga contra proteínas da membrana é notòria desafiar, principalmente devido à propriedade especial de seu habitat natural: a membrana de pilha. Além disso, as proteínas da membrana são igualmente difíceis de estudar em um formulário isolado, porque tendem a perder a característica celular essencial e podem ser desactivadas. De facto, as proteínas da membrana têm sido consideradas por muito tempo como um tipo de alvos “undruggable” na indústria farmacêutica.

Nos últimos anos, a biblioteca química ADN-codificada (DEL) emergiu e transformou-se uma tecnologia poderosa da selecção da droga. Para simplificar, nós podemos usar uma biblioteca do livro como um exemplo. Em uma biblioteca, cada livro é posicionado com um número de catálogo e codificado espacial com um lugar específico em uma estante. Anàloga, em um DEL, cada composto químico é anexado com uma etiqueta original do ADN, que serva como de “a gravação do número catálogo” a informação estrutural do composto. Com codificação do ADN, todos os compostos da biblioteca podem ser misturados e selecionados contra o alvo simultaneamente para descobrir esses que podem modular as funções biológicas do alvo, por exemplo inibindo as proteínas que são aberrante activas em cancros malignos.

DELs pode conter astonishingly um grande número compostos do teste (biliões ou mesmo trilhões), e DEL selecção pode ser conduzido apenas em algumas horas em um laboratório de química regular. Hoje, DEL foi adotado extensamente por quase toda a indústria farmacêutica principal no mundo inteiro. Contudo, DEL tinha encontrado igualmente dificuldades significativas dentro para interrogar proteínas da membrana em pilhas vivas.

2 resultados chaves: Seguimento e impulso

Há dois obstáculos que a equipe superou para permitir a aplicação de DEL em pilhas vivas. Primeiramente, a superfície da pilha não é uma forma convexa lisa como um balão; é extremamente complexa com centenas de biomoléculas diferentes com uma topologia áspera; assim, encontrar o alvo desejado na superfície das pilhas é como encontrar uma única árvore em uma floresta tropical grossa.

A equipe superou este do “problema da especificidade alvo” usando um método que desenvolveram previamente: rotulagem de afinidade ADN-programada (DPAL). Este método utiliza um sistema ADN-baseado da ponta de prova que possa especificamente entregar uma etiqueta do ADN à proteína desejada em pilhas vivas, e a etiqueta do ADN serve como uma baliza para dirigir DEL alvo-específico selecção. Ou seja a equipe instalou primeiramente um “perseguidor” no alvo para conseguir a especificidade da selecção.

O segundo desafio é abundância do alvo. Tipicamente, as proteínas da membrana existem em nanomolar à baixa concentração micromolar, que é distante abaixo da concentração micromolar alta necessário capturar a fracção minúscula das pastas entre biliões de não-pastas em uma biblioteca. Para resolver este problema, a equipe empregou uma estratégia nova usando seqüências complementares na etiqueta do ADN na proteína do alvo e na biblioteca real, de modo que a biblioteca pudesse cruzar perto do alvo, desse modo “impulsionando” a concentração eficaz da proteína do alvo. Ou seja o “perseguidor” não pode somente ajudar a biblioteca a encontrar o alvo, mas igualmente cria uma força atractiva para concentrar a biblioteca em torno do alvo, não sendo confundido pela população não-obrigatória.

Na publicação, a equipe relata sua revelação detalhada da metodologia, e igualmente demonstram a generalidade e o desempenho deste método selecionando uma biblioteca 30,42 milhão-composta contra o receptor do folate (FR), a anidrose carbónica 12 (CA-12), e o receptor epidérmico do factor de crescimento (EGFR) em pilhas vivas, todas é alvos importantes na descoberta anticancerosa da droga. Esta aproximação é esperada amplamente a aplicável a muitas proteínas da membrana. Por exemplo, os alvos clássicos da droga, tais como GPCRs e canais do íon, podem ser revisitados em um ajuste vivo da pilha para identificar oportunidades novas da descoberta da droga aproveitando a potência do delegado.

Nós esperamos ao serviço público deste método não somos limitados para drogar a descoberta, mas na pesquisa académico para explorar igualmente sistemas biológicos de desafio, tais como complexos da proteína da membrana e comunicações oligomeric da pilha-pilha.”

Dr. Xiaoyu Li, divisão de pesquisa para a química, faculdade da ciência, universidade de Hong Kong

o professor Co-correspondente Yizhou Li do autor da universidade de Chongqing disse: “Este método tem o potencial facilitar a descoberta da droga para proteínas da membrana com a potência da grande e diversidade química complexa das bibliotecas químicas ADN-codificadas.” o professor Co-correspondente Yan Cao do autor da segunda universidade médica militar em Shanghai adicionou: “Esta tecnologia é uma ferramenta eficaz para caracterizar a interacção do ligante-alvo; moldará a luz nova na revelação de métodos de selecção altos da produção, e facilitará assim a pesca das ligantes que visam proteínas da membrana.”

Source:
Journal reference:

Huang, Y., et al. (2020) Selection of DNA-encoded chemical libraries against endogenous membrane proteins on live cells. Nature Chemistry. doi.org/10.1038/s41557-020-00605-x.