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Los investigadores desarrollan el nuevo método de descubrimiento de la droga que apunta las proteínas de la membrana en las células vivas

Un equipo de investigación llevado por el Dr. Xiaoyu Li de la división de investigación para la química, facultad de ciencia, en colaboración con profesor Yizhou Li de la escuela de ciencias farmacéuticas, de la universidad y de profesor Yan CAO de Chongqing de la escuela de la farmacia, universidad médica en segundo lugar militar en Shangai ha desarrollado un nuevo método de descubrimiento de la droga que apuntaba las proteínas de la membrana en las células vivas.

Las proteínas de la membrana desempeñan papeles importantes en biología, y muchos de ellos son los objetivos de alto valor que se están persiguiendo intensivo en la industria farmacéutica. El método desarrollado por las personas del Dr. Li ofrece un modo eficaz de descubrir ligands y los inhibidores nuevos contra las proteínas de la membrana, que siguen siendo en gran parte insuperables a las aproximaciones tradicionales. El revelado de la metodología y sus usos ahora se publican en la química de la naturaleza, un gorrón prestigioso de la química del grupo editorial de la naturaleza (NPG).

Fondo

Las proteínas de la membrana en la superficie de la célula realizan una miríada de las funciones biológicas que son vitales a la supervivencia de células y de organismos. Naturalmente, las enfermedades humanas numerosas se asocian a funciones aberrantes de la proteína de la membrana. De hecho, las proteínas de la membrana explican sobre el 60% de los objetivos de todas las drogas aprobadas por la FDA de la pequeño-molécula. La superfamilia acoplada G-proteína (GPCR) del receptor solamente, como la clase más grande de los receptores de la célula-superficie, es los objetivos del ~34% de todas las drogas clínicas.

Sin embargo, a pesar de la significación, el descubrimiento de la droga contra las proteínas de la membrana es notorio el desafiar, principal debido a la propiedad especial de su hábitat natural: la membrana celular. Por otra parte, las proteínas de la membrana son también difíciles de estudiar en una forma aislada, pues tienden a perder la característica celular esencial y pueden ser desactivadas. De hecho, las proteínas de la membrana se han considerado de largo como tipo de objetivos “undruggable” en la industria farmacéutica.

Estos últimos años, la biblioteca química DNA-codificada (DEL) ha emergido y se ha convertido en una tecnología potente de la investigación de la droga. Para simplificar, podemos utilizar una biblioteca del libro como un ejemplo. En una biblioteca, cada libro se divide con un número de catálogo y espacial se codifica con una situación específica en un estante. Análogo, en un DEL, cada composición química se sujeta con una etiqueta única de la DNA, que sirve como “la grabación del número de catálogo” la información estructural de la composición. Con la codificación de la DNA, todas las composiciones de la biblioteca pueden ser mezcladas y revisadas contra el objetivo simultáneamente para descubrir los que está que pueden modular las funciones biológicas del objetivo, e.g inhibiendo las proteínas que son aberrantemente activas en cánceres malos.

DELs puede contener asombrosamente un gran número de composiciones de la prueba (los mil millones o aún los trillones), y DEL screening puede conducto en apenas algunas horas en un laboratorio de química regular. Hoy, DEL ha sido adoptado extensamente por casi toda la industria farmacéutica importante por todo el mundo. Sin embargo, DEL también había encontrado dificultades importantes hacia adentro para interrogar a las proteínas de la membrana en las células vivas.

2 conclusión dominantes: Búsqueda y el reforzar

Hay dos obstáculos que las personas han vencido para habilitar el uso de DEL en las células vivas. Primero, la superficie de la célula no es una forma convexa lisa como un globo; es extremadamente compleja con centenares de diversas biomoléculas con una topología rugosa; así, el localización del objetivo deseado en la superficie de las células es como encontrar un único árbol en un bosque tropical grueso.

Las personas han superado este “problema de la especificidad del objetivo” usando un método que desarrollaron previamente: etiqueta de afinidad DNA-programada (DPAL). Este método utiliza un sistema DNA-basado de la antena que pueda entregar específicamente una etiqueta de la DNA a la proteína deseada en las células vivas, y la etiqueta de la DNA sirve como baliza dirigir a DEL objetivo-específico screening. Es decir las personas primero instalaron a un “perseguidor” en el objetivo para lograr especificidad de la investigación.

El segundo reto es abundancia del objetivo. Típicamente, las proteínas de la membrana existen en nanomolar a la concentración micromolar inferior, que es lejana abajo de la alta concentración micromolar necesaria para capturar la fracción minúscula de aglutinantes entre mil millones de no-aglutinantes en una biblioteca. Para resolver este problema, las personas emplearon una estrategia nueva usando series complementarias en la etiqueta de la DNA en la proteína del objetivo y la biblioteca real, de modo que la biblioteca pueda cruzar por hibridación cerca del objetivo, de tal modo “reforzando” la concentración efectiva de la proteína del objetivo. Es decir el “perseguidor” puede no sólo ayudar a la biblioteca para localizar el objetivo, pero también crea una fuerza atractiva para concentrar la biblioteca alrededor del objetivo, no siendo distraído por la población no-obligatoria.

En la publicación, las personas denuncian su revelado detallado de la metodología, y también demuestran la generalidad y el funcionamiento de este método revisando una biblioteca millón-compuesta 30,42 contra el receptor del folato (FR), la anhidrasa carbónica 12 (CA-12), y el receptor epidérmico del factor de incremento (EGFR) en las células vivas, todas es objetivos importantes en descubrimiento anticáncer de la droga. Esta aproximación se prevee ampliamente a aplicable a muchas proteínas de la membrana. Por ejemplo, los objetivos clásicos de la droga, tales como GPCRs y canales del ión, se pueden revisitar en una fijación viva de la célula para determinar nuevas oportunidades del descubrimiento de la droga aprovechando la potencia del delegado.

Preveemos a la utilidad de este método no nos limitamos para drogar descubrimiento, pero también en la investigación académica para explorar sistemas biológicos estimulantes, tales como complejos de la proteína de la membrana y comunicaciones oligoméricos de la célula-célula.”

El Dr. Xiaoyu Li, división de investigación para la química, facultad de ciencia, universidad de Hong Kong

profesor Co-correspondiente Yizhou Li del autor de la universidad de Chongqing dijo: “Este método tiene el potencial de facilitar el descubrimiento de la droga para las proteínas de la membrana con la potencia de la diversidad química grande y compleja de bibliotecas químicas DNA-codificadas.” profesor Co-correspondiente Yan Cao del autor a partir de la segunda universidad médica militar en Shangai agregó: “Esta tecnología es una herramienta efectiva para caracterizar la acción recíproca del ligand-objetivo; echará la nueva luz en el revelado de los altos métodos de cribado de la producción, y facilita así la pesca de los ligands que apuntan las proteínas de la 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.