DNA -nanoswitches afslører, hvordan livsmolekyler forbinder

Et komplekst samspil mellem molekylære komponenter styrer næsten alle aspekter af biologiske videnskaber - sund organismeudvikling, sygdomsprogression, og lægemiddeleffektivitet afhænger alle af den måde, hvorpå livets molekyler interagerer i kroppen. At forstå disse biomolekylære interaktioner er afgørende for opdagelsen af ​​nye, mere effektiv terapi og diagnostik til behandling af kræft og andre sygdomme, men kræver i øjeblikket, at forskere har adgang til dyrt og detaljeret laboratorieudstyr.

Nu, en ny tilgang udviklet af forskere ved Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Boston Children's Hospital og Harvard Medical School lover en meget hurtigere og mere overkommelig måde at undersøge biomolekylær adfærd på, åbner døren for forskere i stort set alle laboratorier verden over for at deltage i jagten på at skabe bedre lægemidler. Resultaterne er offentliggjort i februar's udgave af Naturmetoder .

"Analyse af biomolekylær interaktion, en hjørnesten i biomedicinsk forskning, traditionelt opnås ved hjælp af udstyr, der kan koste hundredtusindvis af dollars, "sagde Wyss Associate Faculty -medlem Wesley P. Wong, Ph.d., senior forfatter af undersøgelsen. "I stedet for at udvikle et nyt instrument, vi har skabt et nanoskala -værktøj lavet af DNA -strenge, der kan registrere og rapportere, hvordan molekyler opfører sig, gør det muligt at foretage biologiske målinger af næsten alle, kun ved brug af almindelige og billige laboratoriereagenser. "

Wong, som også er adjunkt ved Harvard Medical School i afdelingerne for biologisk kemi og molekylær farmakologi og pædiatri og efterforsker ved programmet i cellulær og molekylær medicin på Boston Children's Hospital, kalder de nye værktøjer for DNA "nanoswitches".

Nanoswitches består af DNA -strenge, på hvilke molekyler af interesse strategisk kan bindes forskellige steder langs strengen. Interaktioner mellem disse molekyler, ligesom den vellykkede binding af en lægemiddelforbindelse med det tilsigtede mål, såsom en proteinreceptor på en kræftcelle, få formen på DNA -strengen til at ændre sig fra en åben og lineær form til en lukket sløjfe. Wong og hans team kan let adskille og måle forholdet mellem åbne DNA -nanoswitches vs. deres lukkede kolleger gennem gelelektroforese, en simpel laboratorieprocedure, der allerede er i brug i de fleste laboratorier, der bruger elektriske strømme til at skubbe DNA -tråde gennem små porer i en gel, sortere dem ud fra deres form

"Vores DNA -nanoswitches reducerer dramatisk barrierer for traditionelt komplekse målinger, "sagde co-første forfatter Ken Halvorsen, tidligere fra Wyss Institute og i øjeblikket forsker ved RNA Institute ved University of Albany. "Alle disse forsyninger er almindeligt tilgængelige, og eksperimenterne kan udføres for øre pr. Prøve, hvilket er en svimlende sammenligning med omkostningerne ved konventionelt udstyr, der bruges til at teste biomolekylære interaktioner. "

For at tilskynde til vedtagelse af denne metode, Wong og hans team tilbyder gratis materialer til kolleger, der gerne vil prøve at bruge deres DNA -nanoswitches.

"Vi har ikke kun skabt startsæt, men har skitseret en trin-for-trin-protokol, så andre umiddelbart kan implementere denne metode til forskning i deres egne laboratorier, eller klasseværelser "sagde co-første forfatter Mounir Koussa, en ph.d. kandidat i neurobiologi ved Harvard Medical School.

"Wesley og hans team er forpligtet til at påvirke måden, hvorpå biomolekylær forskning udføres på et grundlæggende niveau, som det fremgår af deres bestræbelser på at gøre denne teknologi tilgængelig for laboratorier overalt, "sagde Wyss Institutes grundlægger, Donald Ingber, M.D., Ph.d., som også er Judah Folkman professor i vaskulær biologi på Boston Children's Hospital og Harvard Medical School og professor i bioingeniør ved Harvard SEAS. "Biomedicinske forskere over hele verden kan begynde at bruge denne nye metode med det samme for at undersøge, hvordan biologiske forbindelser interagerer med deres mål, ved hjælp af almindeligt tilgængelige forbrugsvarer til meget lave omkostninger. "