يمكن أن يساعد التبديل الضوئي الجزيئي في إنشاء عقاقير أفضل لمكافحة السرطان

بفضل القياسات في الليزر السويسري للأشعة السينية للإلكترون الحر (سويسفيل) ومصدر الضوء السويسري (SLS) ، نجح باحثون في معهد Paul Scherrer (PSI) في إنتاج مقاطع الفيديو الأولى التي تُظهر كيف يرتبط عقار فارماكولوجي بالهدف البروتيني ويطلق منه. يمكن أن تساعد هذه الأفلام في تعزيز فهمنا لربط البروتينات الرابطة بالبروتين ، والمعرفة التي ستكون مهمة لتصميم علاجات أكثر كفاءة.

علم الأدوية الضوئية هو مجال جديد من مجالات الطب يتضمن استخدام الأدوية الحساسة للضوء لعلاج أمراض مثل السرطان. تحتوي جزيئات الدواء على "محولات ضوئية" جزيئية يتم تنشيطها بواسطة نبضات ضوئية بمجرد وصولها إلى المنطقة المستهدفة في الجسم - الورم ، على سبيل المثال. ثم يتم إلغاء تنشيط الدواء باستخدام نبضة ضوئية أخرى. يمكن أن تساعد هذه التقنية في الحد من الآثار الجانبية المحتملة للأدوية التقليدية ويمكن أن تساعد أيضًا في التخفيف من تطور مقاومة الأدوية.

في العمل الجديد ، بقيادة الباحثين ماكسيميليان ورانيك و يورغ ستاندفوس درس كومبريتاستاتين A-4 (CA4) ، وهو جزيء يُظهر الكثير من الأمل كعلاج مضاد للسرطان. يرتبط CA4 ببروتين التوبولين - وهو بروتين مهم في الجسم مهم لتقسيم الخلايا - ويبطئ نمو الأورام.

استخدم الفريق جزيء CA4 أصبح حساسًا للضوء بإضافة جسر آزوبنزين يتكون من ذرتين من النيتروجين. يوضح ستاندفوس: "في شكله المنحني ، يرتبط هذا الجزيء تمامًا بجيب ربط الترابط في توبيولين ، ولكنه يتمدد عند إضاءة الضوء التي تدفعه بعيدًا عن هدفه".

يتكيف Tubulin مع الشكل المتغير لجزيء CA4

لفهم هذه العملية بشكل أفضل ، والتي تحدث على نطاقات زمنية ملي ثانية وعلى المستوى الذري ، استخدم Wranik و Standfuss تقنية تسمى علم البلورات التسلسلي الذي تم حله بمرور الوقت في SLS synchrotron و SwissFEL.

لاحظ الباحثون كيف تم إطلاق CA4 من توبولين والتغيرات التوافقية اللاحقة التي حدثت في البروتين. لقد حصلوا على تسع لقطات من 1 نانوثانية إلى 100 مللي ثانية بعد إلغاء تنشيط CA4. ثم قاموا بدمج هذه اللقطات لإنتاج مقطع فيديو كشف أن أزمرة رابطة الدول المستقلة إلى العابرة لرابطة الآزوبنزين تغير ألفة CA4 للتوبيولين بحيث تنفصل عن البروتين. يتكيف التوبولين بدوره مع التغير في ألفة CA4 عن طريق "انهيار" جيب الربط الخاص به قبل إطلاق الترابط مباشرة ، قبل إعادة التشكيل مرة أخرى.

يقول Standfuss: "إن ربط وفك الارتباط بالليغند هو عملية أساسية حاسمة بالنسبة لمعظم البروتينات في أجسامنا". "لقد تمكنا من مراقبة العملية مباشرة في هدف عقار السرطان. إلى جانب البصيرة الأساسية ، نأمل أن يزودنا الحل الأفضل للتفاعل الديناميكي بين البروتينات وروابطها ببعد زمني جديد لتحسين تصميم الدواء القائم على الهيكل ".

تعمل مفاتيح الصور على تنشيط الخلايا العصبية الفردية بشكل انتقائي

في الدراسة الحالية ، بالتفصيل في طبيعة الاتصالات، ركز باحثو PSI على التفاعل الذي يحدث على المقاييس الزمنية من النانو ثانية إلى الميلي ثانية. ومع ذلك ، فقد جمعوا أيضًا بيانات تغطي الجزء الكيميائي الضوئي من التفاعل من الفمتوثانية إلى البيكو ثانية. وهم الآن بصدد استكمال تحليل هذه النتائج ويأملون في نشر ورقة جديدة حول هذا العمل قريبًا.

يقول ستاندفوس: "في النهاية ، نريد إنتاج فيلم جزيئي يغطي التفاعل الكامل لكيفية تغيير دواء ضوئي لشكله على مدى 15 مرتبة من حيث الحجم في الوقت المناسب" عالم الفيزياء. "سيسمح لنا هذا الامتداد الزمني بالحصول على أطول البيانات الهيكلية الديناميكية لأي تفاعل بين الدواء والبروتين حتى الآن."

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/molecular-photoswitch-could-help-create-better-anti-cancer-drugs/