מתג פוטו מולקולרי יכול לעזור ליצור תרופות אנטי-סרטניות טובות יותר

הודות למדידות בלייזר שוויצרי רנטגן חופשי אלקטרון (SwissFEL) ומקור האור השוויצרי (SLS), חוקרים ממכון פול שרר (PSI) הצליחו להפיק את הסרטונים הראשונים המראים כיצד תרופה פוטו-פרמקולוגית נקשרת אל יעד החלבון שלה ומשתחררת ממנה. סרטים אלה יכולים לעזור לקדם את ההבנה שלנו לגבי קישור ליגנד-חלבון, ידע שיהיה חשוב לתכנון טיפולים יעילים יותר.

פוטופרמקולוגיה היא תחום חדש ברפואה הכולל שימוש בתרופות רגישות לאור לטיפול במחלות כמו סרטן. מולקולות התרופה מכילות "מתגי צילום" מולקולריים המופעלים על ידי פעימות אור לאחר שהגיעו לאזור המטרה בגוף - גידול, למשל. לאחר מכן התרופה מושבתת באמצעות דופק אור נוסף. הטכניקה יכולה לעזור להגביל את תופעות הלוואי הפוטנציאליות של תרופות קונבנציונליות ויכולה גם לעזור להפחית את התפתחות העמידות לתרופות.

בעבודה החדשה, חוקרים בראשות מקסימיליאן ורניק ו יורג סטנדפוס חקר combretastatin A-4 (CA4), מולקולה שמראה הבטחה רבה כטיפול אנטי-סרטני. CA4 נקשר לחלבון טובולין - חלבון חיוני בגוף שחשוב לחלוקת תאים - ומאט את צמיחת הגידולים.

הצוות השתמש במולקולת CA4 שנעשתה רגישה לאור על ידי הוספת גשר אזובנזן המורכב משני אטומי חנקן. "בצורתה הכפופה, מולקולה זו נקשרת בצורה מושלמת לכיס קושר הליגנד בטובולין, אך היא מתארכת עם הארת אור המרחיקה אותה מהמטרה שלה", מסביר סטנדפוס.

טובולין מסתגל לצורה המשתנה של מולקולת CA4

כדי להבין טוב יותר את התהליך הזה, המתרחש בסקאלות זמן של אלפיות שנייה וברמה האטומית, Wranik ו-Standfuss השתמשו בטכניקה שנקראת זמן-resolved crystallography בסינכרוטרון SLS ו-SwissFEL.

החוקרים צפו כיצד ה-CA4 השתחרר מהטובולין ואת השינויים הקונפורמטיביים שחלו בחלבון. הם השיגו תשע צילומי מצב 1 ns עד 100 ms לאחר שה-CA4 הושבת. לאחר מכן הם שילבו את התמונות האלה כדי לייצר סרטון שחשף שאיזומריזציה cis-to-trans של הקשר אזובנזן משנה את הזיקה של CA4 לטובולין כך שהוא מתנתק מהחלבון. הטובולין בתורו מתאים את עצמו לשינוי בזיקה של CA4 על ידי "קריסת" כיס הקישור שלו ממש לפני שחרור הליגנד, לפני היווצרות מחדש.

"קישור וביטול ליגנד הוא תהליך קריטי עבור רוב החלבונים בגופנו", אומר סטנדפוס. "הצלחנו לצפות ישירות בתהליך במטרה לתרופה לסרטן. מלבד התובנה הבסיסית, אנו מקווים שפתרון טוב יותר של יחסי הגומלין הדינמיים בין חלבונים והליגנדים שלהם יספק לנו מימד זמני חדש לשיפור עיצוב תרופות מבוסס מבנה."

מתגי תמונות מפעילים באופן סלקטיבי נוירונים בודדים

במחקר הנוכחי, מפורט ב תקשורת טבע, חוקרי ה-PSI התמקדו בתגובה המתרחשת בסקאלות זמן ננו-שניות עד אלפיות שנייה. עם זאת, הם גם אספו נתונים המכסים את החלק הפוטוכימי של התגובה מפמטו-שניות לפיקו-שניות. כעת הם משלימים את ניתוח התוצאות הללו ומקווים לפרסם מאמר חדש על עבודה זו בקרוב.

"בסופו של דבר, אנחנו רוצים להפיק סרט מולקולרי המכסה את התגובה המלאה של איך תרופה פוטו-פרמקולוגית משנה את צורתה לאורך 15 סדרי גודל בזמן", אומר סטנדפוס. עולם הפיזיקה. "פרק זמן כזה יאפשר לנו להשיג את הנתונים המבניים הדינמיים הארוכים ביותר עבור כל אינטראקציה בין תרופה לחלבון עד כה."

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/molecular-photoswitch-could-help-create-better-anti-cancer-drugs/