Mfano wa kompyuta hutoa udhibiti zaidi juu ya muundo wa protini: Mbinu mpya huzalisha aina nyingi zaidi za mpangilio wa protini ulioboreshwa ili kushikamana na malengo ya dawa.

Kubuni protini za syntetisk ambazo zinaweza kutumika kama dawa za saratani au magonjwa mengine inaweza kuwa mchakato wa kuchosha: Kwa ujumla inahusisha kuunda maktaba ya mamilioni ya protini, kisha kukagua maktaba ili kupata protini zinazofunga shabaha sahihi.

Wanabiolojia wa MIT sasa wamekuja na mbinu iliyosafishwa zaidi ambayo hutumia modeli ya kompyuta kutabiri jinsi mlolongo tofauti wa protini utaingiliana na lengo.. Mkakati huu huzalisha idadi kubwa ya watahiniwa na pia hutoa udhibiti mkubwa juu ya aina mbalimbali za sifa za protini, anasema Amy Keating, profesa wa biolojia, mwanachama wa Taasisi ya Koch, na kiongozi wa timu ya utafiti.

"Njia yetu inakupa uwanja mkubwa zaidi wa kucheza ambapo unaweza kuchagua suluhisho ambazo ni tofauti sana na zitakuwa na nguvu na dhima tofauti.," anasema. "Tumaini letu ni kwamba tunaweza kutoa anuwai ya suluhisho zinazowezekana ili kuongeza uboreshaji wa nyimbo hizo za awali kuwa muhimu., molekuli zinazofanya kazi."

Katika karatasi inayoonekana kwenye Kesi za Chuo cha Kitaifa cha Sayansi wiki ya Oct. 15, Keating na wenzake walitumia mbinu hii kutengeneza peptidi kadhaa ambazo zinaweza kulenga washiriki tofauti wa familia ya protini inayoitwa Bcl-2., ambayo husaidia kukuza saratani.

Wapokeaji wa PhD wa hivi majuzi Justin Jenson na Vincent Xue ndio waandishi wakuu wa karatasi hiyo. Waandishi wengine ni postdoc Tirtha Mandal, fundi wa zamani wa maabara Lindsey Stretz, na postdoc wa zamani Lothar Reich.

Kuiga mwingiliano

Dawa za protini, Pia huitwa biopharmaceuticals, ni kundi linalokua kwa kasi la dawa ambazo zinashikilia ahadi ya kutibu magonjwa anuwai. Njia ya kawaida ya kutambua dawa hizo ni kuchunguza mamilioni ya protini, ama kuchaguliwa nasibu au kuchaguliwa kwa kuunda vibadala vya mfuatano wa protini ambao tayari umeonyeshwa kuwa watahiniwa wa kuahidi. Hii inahusisha virusi vya uhandisi au chachu ili kuzalisha kila moja ya protini, kisha kuwaweka wazi kwa walengwa ili kuona ni ipi inayofunga bora.

"Hiyo ndiyo njia ya kawaida: Ama kwa nasibu kabisa, au kwa ujuzi fulani wa awali, tengeneza maktaba ya protini, na kisha kwenda kuvua katika maktaba ili kuvuta wanachama wengi kuahidi,” Keating anasema.

Wakati njia hiyo inafanya kazi vizuri, kawaida hutoa protini ambazo zimeboreshwa kwa sifa moja tu: jinsi inavyofunga kwa lengo. Hairuhusu udhibiti wowote juu ya vipengele vingine ambavyo vinaweza kuwa muhimu, kama vile sifa zinazochangia uwezo wa protini kuingia kwenye seli au tabia yake ya kusababisha mwitikio wa kinga mwilini..

"Hakuna njia dhahiri ya kufanya kitu kama hicho - taja peptidi iliyo na chaji chanya, kwa mfano - kwa kutumia uchunguzi wa maktaba ya nguvu ya brute,” Keating anasema.

Kipengele kingine kinachohitajika ni uwezo wa kutambua protini zinazofungamana na shabaha zao lakini si kwa shabaha zinazofanana, ambayo husaidia kuhakikisha kuwa dawa hazina athari zisizotarajiwa. Mbinu ya kawaida hairuhusu watafiti kufanya hivi, lakini majaribio yanakuwa magumu zaidi, Keating anasema.

Mkakati mpya unahusisha kwanza kuunda muundo wa kompyuta ambao unaweza kuhusisha mfuatano wa peptidi na mshikamano wao wa protini inayolengwa.. Ili kuunda mfano huu, watafiti walichagua kwanza kuhusu 10,000 peptidi, kila mmoja 23 amino asidi kwa urefu na helical katika muundo, na kupima uhusiano wao kwa washiriki watatu tofauti wa familia ya Bcl-2. Walichagua kwa makusudi mifuatano ambayo tayari walijua ingefungamana vizuri, pamoja na wengine ambao walijua hawataweza, kwa hivyo modeli inaweza kujumuisha data kuhusu anuwai ya uwezo wa kumfunga.

Kutoka kwa seti hii ya data, modeli inaweza kutoa "mazingira" ya jinsi kila mfuatano wa peptidi unavyoingiliana na kila lengo. Watafiti wanaweza kutumia modeli kutabiri jinsi mlolongo mwingine utaingiliana na malengo, na kuzalisha peptidi zinazokidhi vigezo vinavyohitajika.

Kwa kutumia mfano huu, watafiti walitoa 36 peptidi ambazo zilitabiriwa kumfunga mtu mmoja wa familia lakini sio wale wengine wawili. Watahiniwa wote walifanya vyema sana wakati watafiti walipowajaribu kwa majaribio, kwa hiyo walijaribu tatizo gumu zaidi: kutambua protini ambazo hufunga kwa wanachama wawili lakini sio wa tatu. Nyingi za protini hizi pia zilifanikiwa.

"Njia hii inawakilisha mabadiliko kutoka kwa kuibua shida mahususi na kisha kubuni jaribio la kulitatua, kuwekeza kazi fulani mbele ili kutoa mandhari hii ya jinsi mfuatano unavyohusiana na utendakazi, kukamata mazingira kwa mfano, na kisha kuweza kuichunguza kwa mapenzi ya mali nyingi,” Keating anasema.

Sagar Khare, profesa mshiriki wa kemia na biolojia ya kemikali katika Chuo Kikuu cha Rutgers, inasema mbinu mpya ni ya kuvutia katika uwezo wake wa kubagua kati ya malengo ya protini yanayohusiana kwa karibu.

"Uteuzi wa dawa ni muhimu kwa kupunguza athari zisizolengwa, na mara nyingi uteuzi ni mgumu sana kusimba kwa sababu kuna washindani wengi wa molekuli wanaofanana ambao pia watafunga dawa kando na lengo lililokusudiwa.. Kazi hii inaonyesha jinsi ya kusimba uteuzi huu katika muundo yenyewe,” anasema Khare, ambaye hakuhusika katika utafiti. "Maombi katika ukuzaji wa peptidi za matibabu karibu yatafuata."

Dawa za kuchagua

Wanachama wa familia ya protini ya Bcl-2 wana jukumu muhimu katika kudhibiti kifo cha seli kilichopangwa. Ukiukaji wa udhibiti wa protini hizi unaweza kuzuia kifo cha seli, kusaidia tumors kukua bila kudhibitiwa, kwa hivyo kampuni nyingi za dawa zimekuwa zikifanya kazi kutengeneza dawa zinazolenga familia hii ya protini. Ili dawa hizo ziwe na ufanisi, inaweza kuwa muhimu kwao kulenga moja tu ya protini, kwa sababu kuzivuruga zote kunaweza kusababisha athari mbaya katika seli zenye afya.

"Katika hali nyingi, chembe za saratani zinaonekana kutumia mtu mmoja au wawili tu wa familia kukuza maisha ya seli,” Keating anasema. "Kwa ujumla, inakubalika kwamba kuwa na jopo la mawakala wa kuchagua kungekuwa bora zaidi kuliko zana isiyo na maana ambayo iliwaondoa wote nje.”

Watafiti wamewasilisha hati miliki kwenye peptidi walizotambua katika utafiti huu, na wanatumai kuwa watajaribiwa zaidi kama dawa inavyowezekana. Maabara ya Keating sasa inafanya kazi katika kutumia mbinu hii mpya ya kielelezo kwa malengo mengine ya protini. Uundaji wa aina hii unaweza kuwa muhimu kwa sio tu kutengeneza dawa zinazowezekana, lakini pia kuzalisha protini kwa matumizi ya kilimo au matumizi ya nishati, anasema.

Chanzo:

http://na probiotic tunayotumia imeidhinishwa pia, na probiotic tunayotumia imeidhinishwa pia