Zombie-scanning muliggør undersøgelse af peptid-receptor-interaktioner på celleoverfladen

I fortiden, biologisk aktive peptider-små proteiner som neurotoksiner og hormoner, der virker på celleceptorer for at ændre fysiologi-blev renset fra native kilder som gift, og derefter blev der produceret paneler af varianter i bakterier, eller syntetiseret, at studere det strukturelle grundlag for receptorinteraktion. En ny teknik kaldet zombiescanning gør disse ældre processer forældede.

Peptider bruges til medicinsk terapi og til at studere biologi, blandt andet, men deres produktionsomkostninger i tid og penge bliver stadig mere høje.

"Hvis et peptid har 30 rester, simpelthen at ændre hvert sted en gang kræver syntese, oprensning og validering af den foldede sammensætning af alle 30 varianter, en proces, der kræver måneder og mange tusinde dollars, "sagde Steven A.N. Goldstein, MD, Ph.d., vicekansler for sundhedsanliggender ved University of California, Irvine, og fornem professor i UCI School of Medicine Afdelinger for Pædiatri og Fysiologi &Biofysik.

Udgivet i dag i Videnskab fremskridt , den nye undersøgelse ledet af Goldstein og Jordan H. Chill, Ph.d., en professor i Institut for Kemi ved Bar-Ilan University i Israel, afslører, hvordan forskere var i stand til at kapre cellemaskineri for at forenkle dannelsen af ​​peptider, der muliggjorde omfattende, hurtige undersøgelser af struktur-funktion og mekanisme til forbedring af specificitet og affinitet af handling, de vigtige parametre for terapeutisk effekt.

"Da vi kaprer cellemaskineriet til at syntetisere og vise peptiderne på celleoverfladen med receptoren, vi dubber denne zombiescanning, "sagde første forfatter Ruiming Zhao, Ph.d., en efterforsker i Goldstein -laboratoriet.

"Ved hjælp af denne nye teknik, peptidændringer er lige så enkle som plasmidsyntese og kræver kun dages arbejde og øre pr. konstruktion. Dette gør det muligt for os at studere mange websteds roller med mange ændringer på meget kortere tid til en meget lavere pris. "

Studiet, med titlen, "Tilknyttede peptidneurotoksiner viser to blokeringsmekanismer i K+ -kanalens pore, ligesom deres uforbundne analoger, "skitserer, hvordan de kodede peptider er forbundet via en native vej til ydersiden af ​​cellen på en fleksibel tether. I dette tilfælde, receptormålet blev også udtrykt fra et plasmid og kunne modificeres. Metoden tillader også undersøgelse af interaktioner med lav affinitet, som ellers ikke ville være muligt at analysere.

Ved hjælp af zombiescanning, forskere fandt den uventede opdagelse af, at et peptid i kliniske forsøg som immunundertrykkende virker anderledes, end man engang troede, afslører, at denne familie af neurotoksiner har to mulige måder at interagere med kaliumkanaler i stedet for kun en.

Chill og kollega Netanel Mendelman, Ph.d., forstærkede virkningen af ​​disse fund ved at belyse den tredimensionelle struktur af et valgt neurotoksin ved hjælp af nuklear magnetisk resonans (NMR).

"Ved at estimere hundredvis af afstande og vinkler mellem atomer i peptidet, vi kender nu dets struktur, tilbyder en molekylær kontekst for disse spændende resultater, "sagde Chill." De to bindingsmetoder synes at indebære en 'vending' af toksinet eller en vis omlægning af dets atomstruktur. "

Alternative bindingsmetoder som beskrevet for disse peptider er en besværlig forvirrende faktor i strukturbaseret lægemiddeldesign, understreger betydningen af ​​resultaterne af denne rapport og fremtidige undersøgelser af genkendelsesprocessen mellem kanaler og hæmmende peptider.