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蛋白間信息傳輸可變革新藥物發現

日期:2014-06-17 09:14:39

 

相互關聯的蛋白質運動,可以調解基本的生化過程,如信號轉導和變構效應。這些過程背后的機制仍然是未知的,因為對它們的直接檢測存在局限性。最近,巴塞羅那生物醫學研究所(IRB)的科學家Xavier SalvatellaModesto Orozco進行的一項研究表明,單個蛋白質內存在信息高速公路,將較遠的部位連接和關聯起來。

 

相關研究論文發表在2014611日的《Nature Communications》,增進了藥物發現的一個關鍵理論領域,會使我們在生物醫學感興趣的蛋白質中,發現更多的藥物結合位點。

 

蛋白質是氨基酸鏈,當折疊成一定的結構模式以及展開時,會在細胞內發揮各種功能。蛋白質接收從一個蛋白質傳輸到下一個蛋白的信號,這些信號是生活所必需的。然而,在一個給定的蛋白質中,存在信號沿以傳播的“高速公路”嗎?也就是說,信號是如何傳輸給一個給定的蛋白質?IRPICREA教授、分子生物物理學實驗室負責人Xavier Salvatella稱:“這是生物物理學中的一個關鍵問題。”

 

這一研究表明,長距離的信息傳輸發生在蛋白質中。研究人員已在包含β-折疊片結構(折疊蛋白質采用的兩種結構模式之一)的所有蛋白質中觀察和證實過這種信號傳輸。

 

Salvatella指出:“我們發現了蛋白質內的信息傳輸路徑和這個概念,我們已經驗證了一種蛋白質結構基元,使我們能夠推測,蛋白質具有藥物可以發揮作用的很多有效表面。”

 

該科學家小組發現,雖然蛋白質各部分相距甚遠,但是它們的運動是相關的。研究人員描述說:“就像芭蕾舞蹈家的舞蹈編排一樣,同樣的事情也發生在蛋白質上,各個參與部分雖然相距甚遠,但是它們的運動相互連接。如果第一個參與者舉起手臂,最后一個也會舉起手臂。”

 

藥物發現的一個金礦

 

在某種給定的疾病中,藥物作用于靶蛋白的某個部位或活躍域。在大多數傳染病和癌癥中,其中一個問題是,藥物相互作用的部位會發生演化和突變,藥物失效。這一概念,目前已經通過了IRP研究人員的驗證,可讓我們認為,藥物所前往的部位,與沿傳輸路徑分布的任何其他站點一樣有效。

 

Salvatella認為:“如果是在我們數據所顯示的這種情況下,我們將會在一個蛋白質結構內發現許多部位,可同樣有效、或更有效地與一種藥物相互作用。這些部位,雖然距離蛋白質的關鍵或功能部位較遠,但也具有同樣的效果。”

 

科學家繼續解釋說,已有許多藥物作用于非活躍部位,但是這些藥物的發現純屬意外,要通過大規模分子篩選,觀察到它們結合一個意想不到的部位。研究人員解釋說:“這個系統顯然是無效的。我們必須能夠組織它,如果我們能夠這樣做,那么我們將有一種有效的方法,發現新的藥物。”

 

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除了增進概念領域之外,Salvatella正致力于生物醫學感興趣的蛋白質??茖W家斷言:“我們已經能夠并行研究生物醫學感興趣蛋白的通路。如果我們成功了,我們會為藥物發現找到一個金礦。”

 


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