Sammenligning af kryogene strukturer med stuetemperaturprøver kan hjælpe med at identificere fejl i beregningsmodeller

Omkring 95% af alle krystalstrukturer opnået for forskellige proteiner og deponeret i offentlige databaser fanges ved hjælp af kryogen teknologi. Denne teknologi kræver frosne forhold. Forskere ved St. Jude Children's Research Hospital sammenlignede kryogene strukturer med dem, der blev observeret ved stuetemperatur. Fundene, udgivet i dag i Kemisk videnskab , angive, at indefrysning kan medføre fejl, forårsage, at visse konformationer (former) savnes og føre til unøjagtigheder i beregningsmodeller.

Proteinstrukturer er afgørende for lægemiddeludviklingsprocessen, fordi de giver et kort over, hvordan målrettede lægemidler skal udformes.

"Vi er nødt til at genoverveje, hvordan vi indsamler, analysere og udnytte strukturel information, når vi sætter os for at opdage bioaktive molekyler, "sagde den tilsvarende forfatter Marcus Fischer, Ph.d., St. Jude Institut for Kemisk Biologi og Terapeutik. "Du kan se temperaturen som en eksperimentel knop, vi kan dreje for at udforske skjulte proteinkonformationer."

Temperaturen gør hele forskellen

Forskerne har vist, at frysning forvrænger de konformationer, proteiner tager, indfører ofte fejl i strukturer. Holdet fandt også, at nogle konformationer, der forekommer ved stuetemperaturforhold, kan gå glip af, hvis man kun ser på resultater fra kryogene teknikker.

Forskerne foretog en systematisk evaluering af kryogene strukturer, startende med T4 lysozym L99A hulrum. Dette protein betragtes som en "arbejdshest" i strukturbiologi for at forstå proteinstabilitet, stivhed og ligandbindende termodynamik. Skift til stuetemperatur afslørede nye strukturelle ændringer, der har været savnet i årtier.

Holdet testede yderligere fire proteinklasser. Resultaterne holdt stik, uanset hvilken type protein der blev evalueret.

"Når du går ud om vinteren og er kold, du komprimerer og krymper dig selv, og i solen når du er varm strækker du dig ud. Proteiner gør det samme, "Sagde Fischer.

Undgå fejl

Beregningsmetoder er algoritmer, som forskere bruger til at komme med forudsigelser eller evaluere data fra deres eksperimenter. Resultaterne indikerer, at når disse metoder er bygget på data fra kryogene strukturer, der kan indføres fejl, der kan forringe fremtidige resultater.

Kryogene teknikker har længe været foretrukket, fordi de gør det lettere at få strukturerne. At få strukturer ved stuetemperatur er mere kedeligt. Selvom der er måder at afbøde disse problemer, faktorer som datafuldstændighed og strålingsskader er yderligere forhindringer for mange forskere i at opnå rumtemperaturstrukturer.

Selvom detektering af en skjult proteinform er informativt, viser den nye forms indvirkning på protokoller for opdagelse af lægemidler manglede stadig.

"Vi så, at proteinet vedtog en tilstand for at interagere med ligander, og at manglende information kan hjælpe med at forbedre nøjagtigheden af ​​virtuelle lægemiddelscreeninger og protein-ligand-interaktionssimuleringer, "sagde den første forfatter Shanshan Bradford, Ph.d., St. Jude Institut for Kemisk Biologi og Terapeutik.

Forskerne understreger, at når man bare overvejer kryogene strukturer, der er ingen måde at fortælle, om der er fejl, men denne sammenligning med rumtemperaturstrukturer kan hjælpe med at tydeliggøre oplysninger og potentielt afsløre yderligere indsigter, der ellers savnes.