आणविक फोटोवॉच बेहतर कैंसर रोधी दवाएं बनाने में मदद कर सकता है

स्विस एक्स-रे फ्री-इलेक्ट्रॉन लेजर पर माप के लिए धन्यवाद (स्विसफेल) और स्विस प्रकाश स्रोत (एसएलएस), पॉल शेरर इंस्टीट्यूट (पीएसआई) के शोधकर्ताओं ने पहला वीडियो बनाने में सफलता हासिल की है, जिसमें दिखाया गया है कि कैसे एक फोटोफार्माकोलॉजिकल दवा अपने प्रोटीन लक्ष्य से बांधती है और उससे मुक्त होती है। ये फिल्में लिगैंड-प्रोटीन बाइंडिंग के बारे में हमारी समझ को आगे बढ़ाने में मदद कर सकती हैं, ज्ञान जो कि अधिक कुशल चिकित्सीय डिजाइन करने के लिए महत्वपूर्ण होगा।

Photopharmacology चिकित्सा का एक नया क्षेत्र है जिसमें कैंसर जैसी बीमारियों के इलाज के लिए प्रकाश-संवेदनशील दवाओं का उपयोग शामिल है। दवा के अणुओं में आणविक "फोटोस्विच" होते हैं जो हल्के दालों द्वारा सक्रिय होते हैं जब वे शरीर में लक्षित क्षेत्र - एक ट्यूमर, उदाहरण के लिए पहुंच जाते हैं। दवा को तब प्रकाश की एक और नाड़ी का उपयोग करके निष्क्रिय कर दिया जाता है। तकनीक पारंपरिक दवाओं के संभावित दुष्प्रभावों को सीमित करने में मदद कर सकती है और दवा प्रतिरोध के विकास को कम करने में भी मदद कर सकती है।

नए काम में, शोधकर्ताओं के नेतृत्व में मैक्सीमिलियन Wranik और जॉर्ग स्टैंडफस कॉमब्रेस्टैटिन ए-4 (सीए4) का अध्ययन किया, एक अणु जो कैंसर-विरोधी उपचार के रूप में बहुत अधिक वादा दिखाता है। CA4 प्रोटीन ट्यूबुलिन से बंधता है - शरीर में एक महत्वपूर्ण प्रोटीन जो कोशिका विभाजन के लिए महत्वपूर्ण है - और ट्यूमर के विकास को धीमा कर देता है।

टीम ने दो नाइट्रोजन परमाणुओं से युक्त एक एज़ोबेंज़ीन ब्रिज को जोड़कर एक CA4 अणु का उपयोग किया जो प्रकाश के प्रति संवेदनशील था। स्टैंडफस बताते हैं, "अपने मुड़े हुए रूप में, यह अणु ट्यूबुलिन में लिगैंड बाइंडिंग पॉकेट से पूरी तरह से बंध जाता है, लेकिन यह हल्की रोशनी में इसे अपने लक्ष्य से दूर ले जाता है।"

ट्युबुलिन CA4 अणु के बदलते आकार के अनुकूल हो जाता है

इस प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने के लिए, जो मिलीसेकेंड समय के पैमाने पर और परमाणु स्तर पर होती है, व्रानिक और स्टैंडफस ने एसएलएस सिंक्रोट्रॉन और स्विसफेल में समय-समाधान सीरियल क्रिस्टलोग्राफी नामक तकनीक का इस्तेमाल किया।

शोधकर्ताओं ने देखा कि सीए 4 को ट्यूबुलिन से कैसे छोड़ा गया और बाद में प्रोटीन में होने वाले गठनात्मक परिवर्तन हुए। CA1 के निष्क्रिय होने के बाद उन्होंने नौ स्नैपशॉट 100 ns से 4 ms प्राप्त किए। फिर उन्होंने इन स्नैपशॉट को एक वीडियो बनाने के लिए जोड़ा, जिससे पता चला कि एज़ोबेंज़ीन बांड के एक सीआईएस-टू-ट्रांस आइसोमेराइजेशन ट्यूबुलिन के लिए CA4 की आत्मीयता को बदल देता है ताकि यह प्रोटीन से अलग हो जाए। बदले में ट्युब्युलिन फिर से बनने से पहले, लिगैंड रिलीज से ठीक पहले अपने बाध्यकारी पॉकेट को "ढह" कर CA4 के आत्मीयता में बदलाव के लिए खुद को अनुकूलित करता है।

स्टैंडफस कहते हैं, "लिगैंड बाइंडिंग और अनबाइंडिंग हमारे शरीर में अधिकांश प्रोटीनों के लिए महत्वपूर्ण मूलभूत प्रक्रिया है।" "हम कैंसर दवा लक्ष्य में सीधे प्रक्रिया का निरीक्षण करने में सक्षम हैं। मौलिक अंतर्दृष्टि के अलावा, हम आशा करते हैं कि प्रोटीन और उनके लिगेंड के बीच गतिशील इंटरप्ले को बेहतर ढंग से हल करने से हमें संरचना-आधारित दवा डिजाइन में सुधार करने के लिए एक नया लौकिक आयाम मिलेगा।

फोटोस्विच चुनिंदा रूप से व्यक्तिगत न्यूरॉन्स को सक्रिय करते हैं

वर्तमान अध्ययन में, में विस्तृत संचार प्रकृति, PSI शोधकर्ताओं ने नैनोसेकंड से मिलीसेकंड टाइम स्केल पर होने वाली प्रतिक्रिया पर ध्यान केंद्रित किया। हालाँकि, उन्होंने फेमटोसेकंड से पिकोसेकंड तक प्रतिक्रिया के फोटोकैमिकल भाग को कवर करने वाला डेटा भी एकत्र किया। वे अब इन परिणामों का विश्लेषण पूरा कर रहे हैं और जल्द ही इस काम पर एक नया पेपर प्रकाशित करने की उम्मीद करते हैं।

स्टैंडफस बताते हैं, "आखिरकार, हम एक आणविक फिल्म का निर्माण करना चाहते हैं, जिसमें एक फोटोफार्माकोलॉजिकल दवा समय के साथ परिमाण के 15 आदेशों पर अपना आकार कैसे बदलती है, इसकी पूरी प्रतिक्रिया को कवर करती है।" भौतिकी की दुनिया. "इस तरह का समय हमें किसी भी दवा-प्रोटीन इंटरैक्शन के लिए आज तक का सबसे लंबा गतिशील संरचनात्मक डेटा प्राप्त करने की अनुमति देगा।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/molecular-photoswitch-could-help-create-better-anti-cancer-drugs/