Fra spejlbilledbiologi til forbedrede terapeutiske proteiner

Det er lykkedes forskere fra det tyske kræftforskningscenter (DKFZ) at rekonstruere biomolekyler i deres spejlbilledform. Forskernes mål er at skabe et spejlbillede kunstigt proteinsyntesesystem. Deres mål er at producere terapeutiske proteiner med spejlbillede, såsom antistoffer, som ville være beskyttet mod biologisk nedbrydning i kroppen og ikke fremkalde nogen immunrespons.

Næsten alle biologiske molekyler eksisterer som to forskellige rumlige strukturer, der er relateret til hinanden som billede og spejlbillede. Disse molekyler kaldes enantiomerer. Ligesom ens højre og venstre hånd, de kan ikke overlejres hinanden. Afhængigt af den retning, hvori molekylerne roterer og passerer polariseret lys, de betegnes D-enantiomerer (til højre) eller L-enantiomerer (til venstre). Mens næsten alle proteiner, der findes i naturen, består af L-aminosyrer, DNA og RNA er opbygget af D-molekyler.

Forskere fra det tyske kræftforskningscenter (DKFZ) i Heidelberg arbejder på at syntetisere biomolekyler i deres spejlbilledform. I fremtiden, de agter at bygge mere end enkeltmolekyler:"Vores langsigtede mål er at skabe enkle, kunstige biologiske systemer i spejlbilledform, der svarer til dem i naturen, men ikke interagerer med miljøet, ”siger projektleder Jörg Hoheisel.

I deres nuværende arbejde, forskerne under ledelse af Hoheisel har været i stand til at generere en spejl-billedversion af en DNA-ligase fra D-aminosyrer. Ligaser forbinder DNA -fragmenter sammen. Spejlbilledligasen kan sammensætte et komplet spejlbilledgen fra lige så spejlbilled-DNA-fragmenter. Flere D-enzymer, der replikerer DNA og transskriberer det til RNA, er også allerede tilgængelige. "Dette er så langt, som vi er kommet for nu, "Hoheisel rapporterer." Dernæst, vi har brug for en spejl-billedstruktur, der opfylder funktionen af ​​ribosomer i cellen. "

Ribosomer er makromolekylære komplekser i cellen, der er ansvarlige for at oversætte RNA -tråde til kæder af aminosyrer, dermed producerer proteiner. "Når vi har genereret spejlbilled-ribosomer, vi ville have udarbejdet et simpelt system, der ville gøre det muligt for os at producere enhver form for protein ganske let, "sagde Hoheisel." Det kunstige system ville være uafhængigt af naturen, men identisk i alle biofysiske og kemiske egenskaber og i sidste ende kunne føre til et arketypisk, spejlbilledkopi af en celle. "

Selvom dette stadig er en vision om den fjernere fremtid, den underliggende fremgangsmåde vil muligvis allerede blive brugt til terapeutiske formål i den nærmeste fremtid, for eksempel at syntetisere spejlbilledantistoffer. I dag, disse terapeutiske immunoproteiner produceres syntetisk og bruges som lægemidler til behandling af en række sygdomme, herunder kræft. Imidlertid, patientens immunsystem kan producere kropslige antistoffer mod de terapeutiske antistoffer. "For kroppen, de er i sidste ende udenlandske angribere, der skal bekæmpes, ligesom patogener, "Forklarede Hoheisel." Et antistoflægemiddel bestående af spejlbilled-D-aminosyrer i stedet for naturlige L-aminosyrer ville sandsynligvis ikke fremkalde noget immunrespons, fordi immunsystemet ikke genkender D-molekyler. "

Ud over, spejlbilledantistoffer kunne være terapeutisk aktive i længere tid, fordi de meget langsomt ville blive nedbrudt biologisk i kroppen. De kan også bekvemt tages som piller, da fordøjelsesenzymer i kroppen ikke ville påvirke dem. Hoheisel forfølger disse mål i et internationalt samarbejde med støtte fra det føderale ministerium for uddannelse og forskning (BMBF).