Een team onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Diego, heeft een universele en nauwkeurige methode ontwikkeld om te berekenen hoe eiwitten interageren met medicijnen. De methode, genaamd ‘anchor-based free energie berekeningen’ (AFE), zou wetenschappers kunnen helpen nieuwe medicijnen te ontwerpen die effectiever zijn en minder bijwerkingen hebben.

Eiwitten zijn grote moleculen die een cruciale rol spelen in veel biologische processen. Ze kunnen fungeren als enzymen die chemische reacties katalyseren; receptoren, die zich binden aan specifieke moleculen en een cellulaire reactie veroorzaken; en transporters, die moleculen door celmembranen verplaatsen. Geneesmiddelen werken vaak door zich aan eiwitten te binden en hun functie te verstoren.

Het kan echter moeilijk zijn om te voorspellen hoe een medicijn zal interageren met een eiwit. Dit komt omdat eiwitten complexe moleculen zijn met veel verschillende bindingsplaatsen. De sterkte van de binding van een medicijn aan een eiwit hangt af van de chemische structuur van het medicijn, de structuur van het eiwit en de omgeving waarin de interactie plaatsvindt.

De door de UCSD-onderzoekers ontwikkelde AFE-methode pakt deze uitdaging aan door een combinatie van computationele en experimentele technieken te gebruiken. De computationele component van de methode maakt gebruik van een moleculaire dynamica-simulatie om de vrije energie van binding tussen een medicijn en een eiwit te berekenen. De experimentele component van de methode maakt gebruik van een techniek genaamd "fluorescentie-anisotropie" om de bindingsaffiniteit tussen een medicijn en een eiwit te meten.

De AFE-methode kan de bindingsaffiniteit van een medicijn voor een eiwit nauwkeurig berekenen, zelfs als het eiwit flexibel is en meerdere bindingsplaatsen heeft. Dit maakt de methode een waardevol hulpmiddel voor het ontdekken van geneesmiddelen.

"Onze methode zou wetenschappers kunnen helpen nieuwe medicijnen te ontwerpen die effectiever zijn en minder bijwerkingen hebben", zegt Rommie Amaro, hoogleraar scheikunde en biochemie aan de UCSD en senior auteur van het onderzoek. "We zijn verheugd om te zien hoe onze methode zal worden gebruikt om nieuwe therapieën te ontwikkelen voor ziekten zoals kanker, de ziekte van Alzheimer en HIV."

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Methods.