如何使抗癌药更具选择性?
日期:2015-4-24 9:05:12 来源:本站原创 作者:佚名 浏览次数:
对于构成单个蛋白质分子的折叠氨基酸链来说,用“形式随从功能”这句谚语来比喻是再真实不过了。但是蛋白质对它们遗传信息的误差非常敏感。一个单字母的DNA“拼错”(称为点突变),就可能改变蛋白质的结构或电荷分布,足以使它无效甚至是有害的。延伸阅读:JCB发现抗癌药的新靶点。不幸的是,含有异常蛋白的细胞通常与那些含有正常蛋白的细胞(野生型)共存,要区分它们,需要高度的分子特异性。这在致癌蛋白质的情况中特别令人关注。
加州理工学院和霍华德休斯医学研究所材料科学研究生Blake Farrow说:“利用现在的技术,开发一种只靶定蛋白突变版本的药物,是很困难的。大多数抗癌药物会‘不加选择’地攻击突变和健康的蛋白及组织。”Farrow是加州理工学院研究小组的成员,最近他们研制了一种新型高选择性分子,能够通过只与突变蛋白结合,主动区分突变蛋白与野生型蛋白。相关研究结果发表在四月十三日的《自然化学》(Nature Chemistry)。
该项目是由Kaycie Deyle启动的,他现在在瑞士联邦理工学院从事博士后研究,他们使用了一些新技术,包括点击化学和蛋白催化捕获(PCC)。点击化学是一种快速、可靠的从模块化组件构建分子组装体的技术。PCC筛选是由加州理工学院的研究人员开发的,利用点击化学揭示哪几个候选分子将最强烈地结合(和“点击”) 特定蛋白质的一个特定区域。作为一个测试案例,研究人员调查了一个点突变(称为E17K),它发生在Akt1(数百个氨基酸长的一个蛋白质)的特定区域。Akt1在细胞生长和增殖过程中起着关键的作用,其E17K突变,与肿瘤发展增加和癌细胞生存率提高密切相关。
使用Akt1致癌形式的一段合成片段,研究人员将E17K附近的氨基酸替换成一种可充当“单击处理”的结构。目的是创建一种简短的分子,能将其自己塞入蛋白质的折叠中,在一端结合E17K突变,在另一端“单击”处理。候选分子是通过将氨基酸共同拼接成短链(五个氨基酸的长度)构建而成的,这个长度刚刚达到从点击处理的一端到达突变位点的一端。使用几乎24个氨基酸进行挑选,研究人员面临着一百多万种可能的结构。
一个多步骤的PCC筛选过程,可将这大量候选分子缩减至一种组合,其结合蛋白质突变版本的强度比野生型高10倍。构成该分子的五个氨基酸的代码字母,给了它一个非正式的名字:“yleaf。”接下来,研究人员通过再一次PCC筛选过程,来寻找可用来延长yleaf分子的氨基酸链,从而使其能够控制Akt分子更多自然发生的功能,而不需要人为插入一个点击处理。这种更广泛翼幅的yleaf的测试表明,它不仅几乎专一地结合其预期靶标(没有其他地方,包括Akt1的突变形式),而且这样做它也抑制了蛋白质的活性,因此可能会损害其支持肿瘤生长的能力。事实上,扩展的yleaf分子抑制突变蛋白的能力,比野生型高一千倍。该论文的通讯作者、加州理工学院化学教授James Heath说,这种选择性抑制剂策略,无疑是开发新抗癌药物非常重要的第一步。加上额外的设计考虑以促进其通过细胞膜,这类化合物可能为靶定和抑制活细胞中异常蛋白分子的新药物,奠定基础。
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