“匹配”方法药物他们独特的蛋白质受体

受体(药物目标)可以从单个亚基的配体的构建(药物化合物)——这一过程被称为“齐聚反应”。有一个方法来确定如何不同的药物化合物的目标相同受体是理解为什么和如何关键部分是有效的,而另一些没有。

现在,使用光子激发显微镜,研究人员报告说,他们可以发现各种各样的蛋白质受体低聚物在没有形成或存在不同的药物结合的候选人。

我们最近采访了迈克尔·石工和Valerica Raicu更多地了解光子激发显微镜,和潜在的这种技术适用于领域的药物发现。

莫莉·坎贝尔(MC):新闻稿你状态,根据配体的不同,相同的受体可以产生许多不同的反应。你能详述这并提供的例子吗?

迈克尔石匠(女士):细胞接收信息从他们周围的环境通过类的蛋白质称为受体。来自细胞外的信号通常是由绑定的信号分子,称为配体,一种特殊的受体。这反过来触发细胞内事件。绑定的配体受体引起改变或稳定的特定构象说受体,然后启动一连串的生化事件,最终导致细胞的生理反应。

许多受体可以启动的信号通路即使没有配体;这通常称为基底信号受体水平。自然的角色绑定特定受体的配体是增加其基底以上信号活动。这些类型的配体被称为受体激动剂。反兴奋剂是一个结合的配体相同的受体激动剂但诱发的药理反应的受体激动剂是不同的。例如,逆受体激动剂可以降低受体在基底的活动水平。最后,拮抗剂是一个绑定到一个特定的受体的配体但不生成响应除了阻止受体激动剂和逆从绑定到受体受体激动剂。

一个著名的例子,一群受体表现出特定反应肾上腺素能受体配体。这些受体的目标数量的内源性配体,如肾上腺素、人体自然产生的。绑定的级联反应的诱导与肾上腺素能受体肾上腺素刺激交感神经系统(SNS),负责“战或逃”反应。反过来,过量的肾上腺素会导致心脏病和高血压。共同组的药物称为β-受体阻滞剂通常给战斗这样的不利条件。β受体阻滞剂是逆受体激动剂结合,降低肾上腺素能受体的活动。β受体阻滞剂类中有大量的药物与不同程度的特异性和有效性在类。

劳拉·兰斯顿(LL):你的方法追踪一个化学过程称为寡聚化,你能告诉我们更多关于齐聚反应吗?

Valerica Raicu (VR):膜受体是一种蛋白质,由多个氨基酸连接在一条线由很强的共价键。这条线的氨基酸或多肽链折叠成一个独特的形状,称为三级结构,适合它的生物功能。蛋白质的正确折叠的氨基酸链的兴趣。

蛋白质低聚物是一个复杂的由两个(二聚体)或更多(三聚体、四聚物、五聚物等)正确折叠的蛋白质相对较弱的力量联系在一起(共价键相比)。蛋白寡聚物的性质非常不同:一些蛋白质寡聚物可能homooligomers,意义的每个蛋白质亚基是相同的,而另一些heterooligomers形式,即两个或两个以上不同的子单元的复杂形式。

T他低聚物的每个子单元之间的关系在不同的蛋白复合物不同强度和持续时间。一些蛋白质形成一个特定的活性低聚物的状态,本质上是永久性的。然而,一些蛋白质参与弱相互作用,形成一个动态低聚寡聚几个州之间的平衡。一大群蛋白质形成这些动态相互作用已被证明参与引发重要的细胞信号级联而发生的环境变化。然而,这些相互作用研究甚少,主要是由于方法论上的局限。当然,在某些情况下,齐聚反应的蛋白质也会导致不利影响。例如,意外齐聚反应被认为是一个关键因素在帕金森症和阿尔茨海默氏症。

司仪:多光子激发显微镜可以用来帮助描述蛋白质受体对药物化合物的反应吗?

女士:蛋白质不能可视化在传统意义上,你把一个台式显微镜下细胞表达,并观察他们的距离和运动相对于另一个为了确定是否注定要彼此分开。

光学显微镜的分辨率,如共焦显微镜,是不足够高。

因此,替代技术已经发展为了研究蛋白质相互作用。荧光显微镜领域包含大量的技术跟踪蛋白质在活细胞。荧光显微镜利用荧光标记发出彩色光照明光源时,如激光。感兴趣的细胞表达蛋白质可以指示,通过遗传转化受体表达荧光标记,如绿色荧光蛋白(GFP),连接到它。发出的荧光信号中的标记细胞接触,例如,激光,可以收集和分析信息附加到标记的受体。

有很多实验技术,结合荧光显微镜,不仅给信息的位置,而且荧光标记蛋白的相互作用。福斯特共振能量转移(FRET)允许测量纳米两个分子之间的距离长度范围内,距离足够近分子发生相互作用。单粒子跟踪(SPT)量化的扩散性能和运动路径某些受体,使分子间相互作用的强度的测量。

我们最近的方法中新闻稿被称为荧光强度波动(插值)谱。它测量荧光波动源于蛋白质低聚物的浓度的变化从像素到像素。这个荧光信号的测量方差的大小有关蛋白质低聚物。通过测量这些波动的分布在许多细胞表达蛋白质,信息的比例低聚物可以获得不同尺寸。因此,分形插值提供了区分细微的变化的能力之间的平衡比例的不同大小的低聚物。这些变化可以量化为一个函数的各种治疗药物化合物(或配体)。

噢,你用了什么技术测试和验证这个方法吗?

女士:我们首先测试技术在样品组成的混合物的荧光蛋白结构合成不同低聚物的大小。使用基于分形插值的方法,我们能够测量荧光蛋白结构的大小和确认他们在协议与已知成分的样品准备。

然后我们进一步测试方法,将它应用于细胞表达表皮生长因子受体(EGFR)。表皮生长因子受体的寡聚化性质已经使用许多荧光技术的技术报告,烦恼和SPT,允许我们使用我们的方法比较结果这些先前的研究。

MC:主要优点与使用这种新方法和影响会对药物开发过程吗?

虚拟现实:这种新方法的关键好处是(i)的组合提取的详细分解不同低聚物的大小的比例(2)一个相对较短的时间窗口。现有技术通常会打这两个基准之一;要么获得详细的信息感兴趣的蛋白质结构而是缓慢而难以执行,或者他们是快速和容易执行但缺乏准确的辨别能力的比例不同低聚物的大小。

同时达到这两个基准可能导致药物开发过程中至关重要的改进。药物旨在影响特定的蛋白质受体可以排序根据他们的具体调节低聚物的能力大小,要么增加或减少,基于分形插值方法的结果。

此外,速度和简单的方法提供了潜在的扩展分形插值方法来适应大规模筛选候选药物靶蛋白寡聚物。

噢,你能告诉我们更多关于下一步吗?有什么你计划做进一步调查中的特定关联?

虚拟现实:直接下一步将继续调查的影响配体在各种GPCRs的低聚物的大小和其他受体。我们计划暴露感兴趣的一群细胞表达受体受体激动剂和拮抗剂和应用分形插值的方法获得一个分区的详细分解为每个使用的配体的低聚物的国家之间。有一点需要注意,我们还开发了一个用户友好的软件包,包括各个方面的分析需要进行这种技术。我们一直在急切地共享软件与感兴趣的应用分形插值方法他们感兴趣的受体。

除了应用已经建立的方法,我们计划进一步发展分形插值方法在技术方面,即增强荧光显微镜图像采集,以及分析过程。吞吐量的总体目标是提高几个数量级的技术,允许快速筛选的药物。

迈克尔·石工和Valerica Raicu说,劳拉·伊丽莎白·兰斯顿和莫莉坎贝尔,科学技术网络作家。188金宝搏备用