Stor, krystallinske lipid stilladser bringer nye muligheder for protein, lægemiddelforskning

Proteiner og lægemidler er ofte knyttet til lipider for at fremme krystallisering eller sikre levering til målrettede væv i kroppen, men kun de mindste proteiner og molekyler passer ind i disse fedtstrukturer. En ny undersøgelse afslører en lipidstruktur, der kan understøtte meget større proteiner og molekyler end før, potentielt øge mangfoldigheden af ​​lægemidler, der kan knyttes til disse fedtmolekyler.

De nye resultater er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Lipider er bløde, gel-lignende materialer, der kan organisere sig i materialer med bittesmå porer, som proteiner og lægemidler kan presses ind i til forskning og medicinske formål. Selvom lipider udgør et glimrende substrat til medicinafgivelse, deres små porer begrænser mangfoldigheden af ​​medicin, der kan hænge sammen, efterlader medicin med større molekyler som insulin, sagde professor i materialevidenskab og teknik og studieleder Cecilia Leal.

Lipider fungerer også som stilladser til at støtte proteiner til atomstrukturanalyse. Normalt, proteiner er for diskrete til at stå imod de typer røntgenanalyse, der bruges til at observere dem, men lipider er lige krystallinske nok til at holde dem oppe, så forskerne kan se inde i dem. Imidlertid, dette virker kun for små proteinmolekyler.

"Vi fandt en måde at krystallisere en 3-D lipidstruktur med porerum, der er fem gange så store som et almindeligt lipid, " sagde Leal. "Nu kan vi, i princippet, at krystallisere meget større proteiner samt indkapsle meget større lægemiddelmolekyler end nogensinde før."

Meget af betydningen af ​​denne forskning er et resultat af den nye metode, gruppen brugte til at forberede lipidstilladserne.

"Materialerne er gamle, der er intet nyt der, Leal sagde. "Det, vi gjorde anderledes, var at finde en ny måde at tilberede lipidcocktailen for at producere dette unikke materiale." Leals gruppe opdagede denne nye forberedelsesteknik ved et uheld.

"En af mine elever, en medforfatter til denne undersøgelse, havde forhastet forberedelsesprocessen og indså senere sin fejl, da han gik for at undersøge lipidporestørrelserne i det materiale, han lige havde fremstillet, Leal sagde. "Porerne var meget større, end de burde have været. Vi troede ikke, at de store porer ville forblive stabile, men det gjorde de, og processen er fuldt reproducerbar. Desuden, den store porøse lipidstruktur udviklet sig som en krystal, hvilket er usædvanligt for disse bløde materialer. "

Undersøgelsens resultater er interessante fra et videnskabeligt synspunkt, endda paradigmeskifte, Leal sagde, fordi forskere ikke forbinder lipidmembraner med krystallinitet, som almindeligvis findes i hårde materialer. Gruppen håber, at dette vil få flere forskere til at se på disse materialer på en ny måde.

"Imidlertid, det er anvendelsen af ​​materiale til studiet af proteiner og lægemiddellevering, der vil have størst effekt, " sagde Leal.

National Institutes of Health og Office of Naval Research støttede denne forskning.