Công tắc quang phân tử có thể giúp tạo ra các loại thuốc chống ung thư tốt hơn

Nhờ các phép đo tại tia laser điện tử tự do tia X của Thụy Sĩ (Thụy SĩFEL) và Nguồn sáng Thụy Sĩ (SLS), các nhà nghiên cứu tại Viện Paul Scherrer (PSI) đã thành công trong việc tạo ra những video đầu tiên cho thấy cách thức một loại thuốc quang dược liên kết và giải phóng khỏi mục tiêu protein của nó. Những bộ phim này có thể giúp nâng cao hiểu biết của chúng ta về liên kết protein phối tử, kiến ​​thức sẽ rất quan trọng để thiết kế phương pháp trị liệu hiệu quả hơn.

Dược lý quang học là một lĩnh vực y học mới liên quan đến việc sử dụng các loại thuốc nhạy cảm với ánh sáng để điều trị các bệnh như ung thư. Các phân tử thuốc chứa các “công tắc quang” phân tử được kích hoạt bởi các xung ánh sáng khi chúng đến vùng mục tiêu trong cơ thể – ví dụ như một khối u. Thuốc sau đó bị vô hiệu hóa bằng một xung ánh sáng khác. Kỹ thuật này có thể giúp hạn chế các tác dụng phụ tiềm ẩn của các loại thuốc thông thường và cũng có thể giúp giảm thiểu sự phát triển của tình trạng kháng thuốc.

Trong công trình mới, các nhà nghiên cứu do Maximilian Wranik và Jörg Băn khoăn đã nghiên cứu combretastatin A-4 (CA4), một phân tử cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc điều trị chống ung thư. CA4 liên kết với protein tubulin – một loại protein quan trọng trong cơ thể rất quan trọng đối với sự phân chia tế bào – và làm chậm sự phát triển của khối u.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một phân tử CA4 nhạy sáng bằng cách bổ sung một cầu nối azobenzene gồm hai nguyên tử nitơ. Standfuss giải thích: “Ở dạng uốn cong, phân tử này liên kết hoàn hảo với túi liên kết phối tử trong tubulin, nhưng nó sẽ kéo dài ra khi được chiếu sáng khiến nó ra xa mục tiêu của nó.

Tubulin thích nghi với sự thay đổi hình dạng của phân tử CA4

Để hiểu rõ hơn quá trình này, diễn ra trên thang thời gian mili giây và ở cấp độ nguyên tử, Wranik và Standfuss đã sử dụng một kỹ thuật gọi là tinh thể học nối tiếp phân giải thời gian tại synchrotron SLS và SwissFEL.

Các nhà nghiên cứu đã quan sát cách CA4 được giải phóng khỏi tubulin và những thay đổi về hình dạng tiếp theo xảy ra trong protein. Họ đã thu được chín ảnh chụp nhanh từ 1 ns đến 100 ms sau khi CA4 bị vô hiệu hóa. Sau đó, họ kết hợp các ảnh chụp nhanh này để tạo ra một video tiết lộ rằng quá trình đồng phân hóa cis-to-trans của liên kết azobenzene làm thay đổi ái lực của CA4 đối với tubulin để nó không liên kết với protein. Đến lượt mình, tubulin tự thích nghi với sự thay đổi ái lực của CA4 bằng cách “làm sụp đổ” túi liên kết của nó ngay trước khi giải phóng phối tử, trước khi tái hình thành trở lại.

Standfuss cho biết: “Liên kết và hủy liên kết phối tử là một quá trình cơ bản quan trọng đối với hầu hết các protein trong cơ thể chúng ta. “Chúng tôi đã có thể quan sát trực tiếp quá trình này trong mục tiêu điều trị ung thư. Bên cạnh cái nhìn sâu sắc cơ bản, chúng tôi hy vọng rằng việc giải quyết tốt hơn sự tương tác năng động giữa protein và các phối tử của chúng sẽ cung cấp cho chúng tôi một khía cạnh thời gian mới để cải thiện thiết kế thuốc dựa trên cấu trúc.”

Công tắc ảnh kích hoạt có chọn lọc các tế bào thần kinh riêng lẻ

Trong nghiên cứu hiện tại, chi tiết trong Nature Communications, các nhà nghiên cứu của PSI tập trung vào phản ứng xảy ra trên thang thời gian nano giây đến mili giây. Tuy nhiên, họ cũng thu thập dữ liệu về phần quang hóa của phản ứng từ femto giây đến pico giây. Họ hiện đang hoàn thành việc phân tích các kết quả này và hy vọng sẽ sớm xuất bản một bài báo mới về công việc này.

“Cuối cùng, chúng tôi muốn tạo ra một bộ phim phân tử bao gồm toàn bộ phản ứng về cách một loại thuốc quang dược thay đổi hình dạng của nó theo 15 bậc độ lớn trong thời gian,” Standfuss nói. Thế giới vật lý. “Khoảng thời gian như vậy sẽ cho phép chúng tôi có được dữ liệu cấu trúc động dài nhất cho bất kỳ tương tác protein-thuốc nào cho đến nay.”

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Khuếch đại kiến ​​thức. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/molecular-photoswitch-could-help-create-better-anti-cancer-drugs/