Beregningsmetode øger designeffektiviteten af ​​proteinbaserede lægemidler

Forskere fra Institut for Bioteknologi og Biomedicin (IBB), i samarbejde med forskere fra universitetet i Warszawa for nylig præsenteret en vigtig opdatering af deres AGGRESCAN 3-D beregningsmetode, fokuseret på at lette og reducere omkostningerne ved at udvikle ny generation af proteinbaserede lægemidler, mindske deres tilbøjelighed til at danne aggregater og holde dem stabile og aktive i længere tid.

Proteinaggregering er et almindeligt fænomen, der findes i en lang række patologier, fra Parkinsons og Alzheimers sygdomme til nogle kræftformer og type 2-diabetes. En voksende molekylær viden om dette fænomen har givet udviklingen af ​​forskellige algoritmer, der er i stand til at identificere og forudsige regionerne med en større tendens til at aggregeres. Blandt de første var AGGRESCAN, udviklet af de samme forskere fra IBB, som tog hensyn til tilbøjeligheden af ​​den lineære sekvens, men ikke 3D-strukturen erhvervet af kugleformede proteiner. Fire år siden, det samme team af forskere udtrykte ideen om at udføre forudsigelser om disse proteinstrukturer ved at implementere AGGRESCAN 3-D (A3D) serveren. Denne server tilbød en højere præcision end dem, der er baseret på lineær sekventering for at forudsige aggregeringsegenskaberne for kugleformede proteiner. Det gav også nye funktioner, såsom muligheden for let at modellere patogene mutationer, eller en dynamisk tilstand, hvilket gjorde det muligt at modellere fleksibiliteten af ​​små proteiner til at finde potentielt skjulte regioner.

Den seneste opdatering blev præsenteret som en webserver, der er frit tilgængelig for den akademiske verden, ud over en desktopversion, der er kompatibel med Windows, MacOS og Linux. Den nye algoritme overgår alle tidligere begrænsninger og udvider beregningsomkostningerne væsentligt for at tillade modellering af fleksibiliteten af ​​molekyler af biomedicinsk interesse. Det inkluderer også forskellige værktøjer såsom en automatisk generering af mutationer for at lette redesign af proteiner som antistoffer for at gøre dem stabile og samtidig mere opløselige, og en forbedret brugergrænseflade, hvormed man kan se dataene direkte på hjemmesiden.

"Med denne opdatering, A3D bliver en af ​​de mest komplette aggregeringsforudsigere. Det faktum, at det samme sted giver dig chancen for at forudsige proteinaggregation, modellere deres fleksibilitet, undersøge muligheder for et smart redesign og kontrollere, hvordan forskellige faktorer kan påvirke dem, repræsenterer et kæmpe skridt fremad med hensyn til andre lignende servere, " bekræfter Salvador Ventura, forsker ved IBB og Institut for Biokemi og Molekylærbiologi, samt skaberen af ​​A3D. "Blandt andet, alt dette vil give os mulighed for at forbedre produktionen af ​​proteinbaserede lægemidler, at reducere omkostningerne ved udvikling, produktion, opbevaring og distribution."

Protein aggregering, et centralt element inden for biomedicin og bioteknologi

Proteinaggregering er gået fra at være et ignoreret område inden for proteinkemi til at blive et nøgleelement inden for biomedicin og bioteknologi. "En dårlig proteinfoldning og efterfølgende aggregering ligger bag et voksende antal menneskelige lidelser og en af ​​de vigtigste hindringer for at designe og fremstille proteiner til terapeutiske anvendelser. Disse terapier, hvilket indebærer anvendelse af monoklonale antistoffer, vækstfaktorer og enzymsubstitutioner, allerede har vist høj præcision af molekylær målretning, og derfor bliver behovet for at studere dem mere i dybden endnu mere transcendent, " slutter Salvador Ventura.