Forskning afslører biokemiske forsvar mod kemisk krigsførelse

I den hemmelige verden af ​​biokemisk krigsførelse søger forskere kontinuerligt innovative strategier til at modvirke dødelige stoffer. Forskere ledet af Jin Kim Montclare, professor ved Institut for Kemi- og Biomolekylær Teknik, har påbegyndt en banebrydende mission for at udvikle enzymatiske forsvar mod kemiske trusler, som afsløret i en nylig undersøgelse offentliggjort i ChemistryOpen .

Holdets fokus ligger i at skabe enzymer, der er i stand til at neutralisere berygtede krigsførelsesagenter såsom VX, der er kendt for deres hurtige og ødelæggende virkninger på nervesystemet. Gennem et omhyggeligt beregningsdesign udnyttede de kraften fra enzymer som phosphotesterase (PTE), der traditionelt er dygtige til at afgifte organofosfater, der findes i pesticider, til at målrette mod VX-midler.

Undersøgelsen brugte beregningsteknikker til at designe et mangfoldigt bibliotek af PTE-varianter, der er optimeret til at målrette dødelige organophosphor-nerveagenser. Ved at udnytte avanceret modelleringssoftware, såsom Rosetta, lavede forskerne omhyggeligt enzymvarianter, der var skræddersyet til at forbedre effektiviteten mod disse formidable trusler. Da de testede disse nye enzymversioner i laboratoriet, fandt de ud af, at tre af dem var meget bedre til at nedbryde VX og VR. Deres resultater viste effektiviteten af ​​disse konstruerede enzymer til at neutralisere disse kemikalier.

Et centralt problem ved behandling af disse midler ligger i, at det haster med påføring. I tilfælde af eksponering bliver hurtig indgriben altafgørende. Forskningen lægger vægt på potentielle anvendelser, lige fra profylaktiske foranstaltninger til øjeblikkelig administration ved eksponering, hvilket understreger nødvendigheden af ​​hurtig handling for at afbøde midlernes dødelige virkninger.

Et andet nøgleproblem er proteinstabilitet - at sikre, at proteinerne kan forblive intakte og på stedet for det berørte væv, hvilket er afgørende for terapeutiske anvendelser. At sikre, at enzymer forbliver stabile i kroppen, forbedrer deres levetid og effektivitet, hvilket giver langvarig beskyttelse mod kemiske stoffer.

Ser vi fremad, sigter Montclares team på at optimere enzymstabilitet og effektivitet yderligere, hvilket baner vejen for praktiske anvendelser inden for kemisk forsvar og behandling. Deres arbejde repræsenterer et fyrtårn af håb i den igangværende kamp mod kemiske trusler, idet de lover sikrere og mere effektive strategier til at beskytte liv.

Flere oplysninger: Jacob Kronenberg et al., Computational Design of Phosphotriesterase Improves V-Agent Degradation Efficiency, ChemistryOpen (2024). DOI:10.1002/åben.202300263

Leveret af NYU Tandon School of Engineering