Een krachtige nieuwe manier om te analyseren hoe medicijnen interageren met moleculen in het lichaam, zou kunnen helpen bij het ontwerpen van betere behandelingen met minder bijwerkingen.

De meeste geneesmiddelen werken door zich te binden aan een kleine plaats op de grote eiwitten waar ze zich op richten, waardoor het eiwit van vorm verandert en dus ook zijn activiteit.

Om medicijnen te vinden die specifiek werken tegen een eiwit zonder ook te binden aan andere die vergelijkbaar zijn - en dus bijwerkingen veroorzaken - is het belangrijk om deze bindingsplaats in detail te begrijpen. Veel huidige technieken kunnen slechts gedeeltelijke informatie verschaffen, details geven over welke delen van het medicijn zelf belangrijk zijn en, in sommige gevallen, de algehele structuur van het eiwit.

Onderzoekers van de Universiteit van East Anglia hebben nu een nieuwe aanpak ontwikkeld die de andere kant van de puzzel kan onthullen:welke delen van het eiwit interageren met het medicijn. Het past een techniek aan die bekend staat als ligand-gebaseerde Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopie om te onthullen welke aminozuren in het eiwit betrokken zijn bij de binding aan het medicijn.

Ze waren in staat om dit te doen door het medicijn te onderzoeken en zonder het eiwit te hoeven labelen, zoals vereist is bij sommige andere methoden.

"Het ontwerpen van nieuwe medicijnen lijkt een beetje op het vinden van het juiste stukje dat in een legpuzzel past. " zei Dr. Jesus Angulo, een hoofddocent aan de UEA's School of Pharmacy, die het onderzoek leidde. "Het is niet alleen de vorm, maar ook de grafische inhoud van het stuk die moet passen bij de omringende afbeelding.

"Onze nieuwe aanpak stelt ons in staat om nu het exacte stuk te vinden dat overeenkomt met de complementaire vorm en grafische inhoud op een eiwitbindingsplaats."

De nieuwe NMR-techniek, die DEEP-STD NMR wordt genoemd, staat beschreven in het journaal Angewandte Chemie .

Het is gebaseerd op een bestaande NMR-techniek die wordt gebruikt om interacties tussen geneesmiddelen en eiwitten te bestuderen, STD-NMR genaamd. Dit werkt door alle aminozuren in een eiwit op te wekken door ze te bestralen.

Het is dan mogelijk om te zoeken waar deze aangeslagen toestand wordt overgebracht naar chemische plaatsen op het medicijn wanneer het eraan bindt. Deze benadering is vergelijkbaar met het bedekken van het eiwit met verf en vervolgens het medicijn ertegenaan drukken om te zien welke delen vlekken krijgen.

Maar Dr. Angulo en zijn collega's, wiens werk werd gefinancierd door de BBSRC, ontdekte dat het mogelijk is om het eiwit met verschillende frequenties te bestralen om verschillende soorten aminozuren op te wekken.

Dit stelde hen in staat om uit de "verfvlekken" die ze achterlaten te ontrafelen welke aminozuren in de bindingsplaats van het eiwit direct in contact zijn met het medicijn.

Dit betekent dat ze alleen naar het medicijn hoeven te kijken om de belangrijke delen van het eiwit te bepalen die worden aangevallen. Ze konden meer informatie krijgen over de betrokken aminozuren door een combinatie van deuteriumoxide, of zwaar water, en normaal water als oplosmiddel.

Het team, waaronder onderzoekers van het Quadram Institute in Norwich, demonstreerden hun methode op twee goed bestudeerde eiwitten - een enzym genaamd intramoleculaire trans-sialidase, die wordt geproduceerd door een bacterie die in de menselijke darm wordt aangetroffen, en een subeenheid van het choleratoxine.

Dr. Angulo zei:"Onze nieuwe methode geeft onderzoekers een krachtig hulpmiddel om indirect de architectuur van de eiwitbindende pocket te begrijpen.

"Hierdoor kunnen ze bepalen wat de beste chemische vereisten zijn voor een medicijn om specifiek te interageren met een bepaalde eiwitreceptor. Dit zou kunnen leiden tot sterkere en selectievere kandidaat-geneesmiddelen, terwijl lagere hoeveelheden nodig zouden zijn om het gewenste effect teweeg te brengen."