Печать Электронная почта Закладка

Наука Каждый День (4 февраля 2010) — команда ученых в Научно-исследовательском институте Scripps идентифицировала два состава, которые действуют на новые связывающие участки для фермента, используемого вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), вирус, который вызывает СПИД. Открытие кладет фонд для развития нового класса наркотиков антиВИЧ, чтобы увеличить существующие методы лечения, рассматривать стойкие к препарату напряжения болезни, и замедлить развитие устойчивости к лекарству в вирусе.

Исследование появится как статья, иллюстрация к которой дана на обложке журнала мартовской проблемы журнала Химический Проект Биологии & Препарата.

Составы антиВИЧ, идентифицированные в новом исследовании, связывают с протеазой ВИЧ - фермент, существенный для lifecycle вируса. Наркотики, которые блокируют этот вирусный фермент, называют "ингибиторами протеазы" и в настоящее время составляют важную часть успешного коктейля препарата против СПИДа, известного как очень активная антиретровиральная терапия (HAART).

По сравнению с девятью американскими Управлениями по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) - одобренные наркотики, которые предназначаются для протеазы ВИЧ, однако, двух новых составов, которые являются маленькими химическими единицами или "фрагментами", связывают с двумя новыми частями молекулы. Это могло сделать будущие наркотики, включающие новые структурные элементы фрагментов полезное дополнение к существующим обработкам.

"Результаты исследования открывают дверь в целый новый подход, чтобы притупить проект против протеазы ВИЧ," сказал Адъюнкт - профессор Скриппса Ресерча К. Дэвид Стут, старший автор исследования. "Фрагменты, связанные в не один, но два, различные щели в протеазе вне активного участка. Это - важное доказательство понятия, что у молекулы протеазы есть два неактивных участка обязательные карманы ('аллостерические участки), который может теперь эксплуатироваться как сильная новая стратегия сражаться с устойчивостью к лекарству в ВИЧ."

Исследуйте Партнера Алекса Л. Перримэна, первого автора бумаги и члена лаборатории Профессора Артура Олсона при Исследовании Scripps, добавленном, "эксперименты утверждают мою гипотезу, развитую от вычислительного моделирования, что у протеазы ВИЧ есть карманы на ее поверхности помимо активного участка, который может связать наркотики. Лекарства, разработанные, чтобы предназначаться для этих участков, могли использоваться, чтобы сделать текущие FDA-одобренные активные ингибиторы участка более мощными и восстановить их эффективность против стойких к препарату суперошибок. Целая стратегия планирования для неактивных участков может также оказаться полезной против других болезней, особенно когда есть мутации та устойчивость к лекарству причины."

Длинные руки Протеазы ВИЧ

Приблизительно 33 миллиона человек в настоящее время живут с ВИЧ-инфекциями, 2.7 миллиона из которых были недавно заражены в 2008, согласно новой статистике, доступной от Всемирной организации здравоохранения. В то время как терапия HAART продлила выживание и улучшила качество жизни для многих пациентов СПИДа, быстро растущая часть новых ВИЧ-инфекций вовлекают стойкие к препарату напряжения.

Perryman интересовался проблемой устойчивости к лекарству в течение некоторого времени. Как Говард Хьюс Медицинский Институт (HHMI) преддокторский товарищ в лаборатории Профессора Дж. Эндрю Маккэммона HHMI в университете Калифорнии, Сан-Диего, Perryman провел обширные компьютерные моделирования стойкой к препарату молекулы протеазы ВИЧ и сравнил их с нормальной молекулой протеазы ВИЧ. Это теоретическое усилие положило основу для текущего экспериментального исследования.

Как это часто бывает в биологии, форма протеазы ВИЧ отражает и диктует свою функцию. В процессе репродуцирования, вирус делает длинные цепи белка, которые протеаза раскалывает на более короткие части, чтобы позволить окончательную сборку нового ВИЧ virions. Чтобы отколоться части от более длинной цепи, протеаза имеет два, режут ножницами - как откидные створки на каждой стороне молекулы. Откидные створки открываются, чтобы впустить вирусную цепь белка, которая пронизывает себя в активный участок обязательный карман. Откидные створки тогда закрываются, пересекаясь в середине по обязательному карману и раскалывая цепь белка в меньшие части.

Текущие наркотики протеазы ВИЧ подражают форме определенных областей цепи белка ВИЧ (то есть, "участки раскола") и связывают с активным участком в полом центре протеазы. Как только этот участок заблокирован препаратом, протеаза - инвалид, и ВИЧ не может сделать новые инфекционные частицы. Таким образом, наркотики протеазы препятствуют распространению ВИЧ-инфекции к другим ячейкам в пределах пациента.

Перримэн хотел узнать то, что было различно о стойких к препарату напряжениях вируса - информация, которая не была очевидна от статических картин молекул. Так, он провел компьютерные моделирования движения особенно противного много препарата стойкое напряжение мутанта ВИЧ (V82F/I84V).

Результаты показали, что откидные створки стойкой к препарату молекулы протеазы имели тенденцию быть открытыми чаще чем их стандартные копии, и они были также более гибкими. В то время как наркотики антиВИЧ все еще вписываются в активный участок обязательный карман, больше энергии было необходимо, чтобы закрыть откидные створки, чем наркотики могли собрать. Как следствие, наркотики не остались бы в связывающем участке, и карман оставался доступным для цепи белка ВИЧ, которая все еще была в состоянии закрыть откидные створки и продолжить создавать новые инфекционные частицы.

В их моделированиях Perryman и его коллеги идентифицировали потенциальное решение этой проблемы. Как ограничение конца ручки ножниц, чтобы препятствовать лезвиям открываться слишком широкий, новый тип препарата мог бы быть в состоянии связать, чтобы чередовать участки на сторонах протеазы, ограничивая откидные створки от их концов и обеспечивая текущие наркотики антиВИЧ достаточная помощь, чтобы закрыть откидные створки и повредить протеазу. Вместо того, чтобы блокировать активный участок протеазы, эти составы были бы "аллостерическими фрагментами," маленькие стандартные блоки молекулы, которые перемещают динамику молекулы, таким образом это предпочитает различную структуру (форма).

План казался хорошим в теории, но это могло работать практически?

Сбор Частей

Это - то, что Исследовательская группа Scripps намеревалась изучать в новом исследовании, которое финансировалось грантом лаборатории Олсона от Национальных Институтов Здоровья, чтобы искать способы сражаться с устойчивостью к лекарству в ВИЧ.

Чтобы достигнуть этой цели, команда обеспечивала "библиотеке" 384 составных фрагментов, которые были собраны компанией под названием Активный Вид. Экранирование фрагментов, а не больших составов стало более популярным за прошлые несколько лет, Перримэн объяснил, начиная с использования этих меньших частей более эффективный способ найти многообещающие структуры чем использование библиотек больших составов. Кроме того, фрагменты могут быть расширены, объединены, и изменили использующий "основанный на структуре проект препарата" в пути, который заставляет их соответствовать сильно в правильные связывающие участки, не показывая нежелательные взаимодействия, которые иногда идут с большими молекулами. Используя библиотеки намного больших, "подобных лидерству" составов менее эффективно, и те большие составы являются менее растяжимыми.

Так как молекула протеазы ВИЧ находится в постоянном движении, команда ученых, которые включали членов лаборатории Профессора Исследования Scripps Джона Элдера, сначала кристаллизовала молекулу в различном различном conformations. Ученые тогда показывали на экране библиотеку фрагментов против этих кристаллов, чтобы видеть, связывал ли любой из них и характеризовал структурные особенности результатов, используя Стэнфордскую Радиацию Синхротрона Lightsource (SSRL). Крепкие примечания, что, всего, проект провел массивный экран больше чем 800 кристаллов, производящих больше чем 400 наборов данных, подвиг, сделанный возможным автоматизированными способностями SSRL.

В их начальных экспериментах ученые встретились с частичным успехом - достаточно, чтобы установить доказательство понятия - как один фрагмент, приложенный к "глазному участку" между наконечником откидной створки и вершиной стены активного участка. Однако, большой активный участок молекулы имел тенденцию быть проблематичным, вмешиваясь в цель ученых поиска фрагментов, которые связывают, чтобы чередовать участки на молекуле.

Чтобы преодолеть эту проблему, команда "включила" активный участок с известным ингибитором так, чтобы экран идентифицировал только фрагменты, которые связывали с другими областями протеазы. Перримэн отметил, что этот инновационный протокол мог быть применен к подобной работе над многими различными вызывающими болезнь агентами, особенно те, которые развили устойчивость к лекарству.

Используя новый метод для кристаллографического экранирования, команда нашла два "хита" - фрагменты 2-methylcyclohexanol и indole-6-carboxylic кислота. Ученые использовали дополнительный рентген кристаллографические эксперименты, чтобы подтвердить сначала, что фрагменты действительно связывали с новыми участками в протеазе и секунда, что эти фрагменты изменяют структурное предпочтение протеазы.

"Так как эти фрагменты являются очень маленькими, мы не ожидали бы, что они будут мощными ингибиторами," сказал Перримэн. "Но это - начало процесса, где мы можем попытаться использовать эти небольшие фрагменты, чтобы построить до реального мощного ингибитора. Исследование утверждает наши предсказания и кладет структурный фонд для развития новых классов препаратов против СПИДа."

Perryman и его коллеги в лаборатории Олсона использовали FightAIDS@Home, компьютерный проект моделирования, посвященный обнаружению новых методов лечения СПИДа перед лицом развивающейся устойчивости к лекарству, чтобы расширить работу. FightAIDS@Home использует массивную вычислительную власть "Сетки Мирового сообщества IBM," глобальное сообщество интернет-пользователей, которые жертвуют неиспользованное время на их персональных компьютерах для проектов то человечество выгоды. Для получения дополнительной информации о проекте и как участвовать, посетите http://fightaidsathome.scripps.edu/ или http://www.worldcommunitygrid.org/.

В дополнение к Perryman, Крепкому, Олсон, и Старший, авторы бумаги - Qing Zhang Исследования Scripps и GlaxoSmithKline, Холли Х. Суттер Исследования Scripps и Глобальных Научных исследований Pfizer, Робина Розенфельда Исследования Scripps и Активного Вида, и Дункана Э. Макри Активных Технологий Вида и Сорренто.

Исследование было поддержано "проектом программы", предоставляют P01 GM0833658 от Национальных Институтов Здоровья. SSRL - национальное пользовательское средство, которым управляет Стэнфордский университет от имени американского Министерства энергетики.

---

Источник Истории:

Приспособленный от материалов, обеспеченных Научно-исследовательским институтом Scripps, через EurekAlert!, обслуживание AAAS.

---

Ссылка Журнала:

1. Perryman и др. Основанный на фрагменте Экран против Протеазы ВИЧ. Химический Проект Биологии & Препарата, 2010; 75 (3): 257 ДОИ: 10.1111/j.1747-0285.2009.00943.x

Связанные Истории

---

Поиск Наука Каждый День

---

Найдите с ключевым словом (ами):

Войдите в ключевое слово или фразу, чтобы искать архивы Сайенседэйли связанные темы новостей,
истории последних новостей, справочные статьи, видео науки, изображения, и книги.

Только В:

Очистка Заражённой крови