Ongeveer 95% van alle kristalstructuren die voor verschillende eiwitten zijn verkregen en in openbare databases zijn gedeponeerd, worden vastgelegd met behulp van cryogene technologie. Deze technologie vereist bevroren omstandigheden. Wetenschappers van het St. Jude Children's Research Hospital vergeleken cryogene structuren met die waargenomen bij kamertemperatuur. De bevindingen, vandaag gepubliceerd in Chemische Wetenschappen , geven aan dat bevriezing fouten kan introduceren, ervoor zorgen dat bepaalde conformaties (vormen) worden gemist en leiden tot onnauwkeurigheden in rekenmodellen.

Eiwitstructuren zijn essentieel voor het ontwikkelingsproces van geneesmiddelen omdat ze een kaart bieden voor hoe gerichte geneesmiddelen moeten worden ontworpen.

"We moeten heroverwegen hoe we verzamelen, structurele informatie analyseren en gebruiken wanneer we op zoek gaan naar bioactieve moleculen, " zei corresponderende auteur Marcus Fischer, doctoraat, St. Jude Afdeling Chemische Biologie en Therapeutica. "Je kunt temperatuur zien als een experimentele knop waaraan we kunnen draaien om verborgen eiwitconformaties te onderzoeken."

Temperatuur maakt het verschil

De onderzoekers hebben aangetoond dat bevriezing de conformaties verstoort die eiwitten aannemen, vaak fouten in structuren introduceren. Het team ontdekte ook dat sommige conformaties die optreden bij kamertemperatuur kunnen worden gemist als alleen wordt gekeken naar de resultaten van cryogene technieken.

De onderzoekers voerden een systematische evaluatie uit van cryogene structuren, beginnend met de T4-lysozym L99A-holte. Dit eiwit wordt in de structurele biologie beschouwd als een "werkpaard" voor het begrijpen van eiwitstabiliteit, stijfheid en ligand-bindende thermodynamica. De verschuiving naar kamertemperatuur bracht nieuwe structurele veranderingen aan het licht die decennialang zijn gemist.

Het team testte vier extra klassen eiwitten. De resultaten bleven waar, ongeacht welk type eiwit werd geëvalueerd.

"Als je in de winter naar buiten gaat en het koud hebt, je comprimeert en krimpt in jezelf, en in de zon als je het warm hebt, strek je je uit. Eiwitten doen hetzelfde, ' zei Fischer.

fouten vermijden

Computationele methoden zijn algoritmen die onderzoekers gebruiken om voorspellingen te doen of gegevens te evalueren die zijn verkregen uit hun experimenten. De resultaten geven aan dat wanneer deze methoden zijn gebaseerd op gegevens van cryogene structuren, fouten kunnen worden geïntroduceerd die toekomstige resultaten kunnen aantasten.

Cryogene technieken hebben lange tijd de voorkeur gehad omdat ze het gemakkelijker maken om de structuren te verkrijgen. Het krijgen van structuren op kamertemperatuur is vervelender. Hoewel er manieren zijn om deze problemen te verminderen, factoren zoals volledigheid van gegevens en stralingsschade zijn voor veel onderzoekers extra hindernissen bij het verkrijgen van structuren op kamertemperatuur.

Hoewel het detecteren van een verborgen eiwitvorm informatief is, waaruit bleek dat de impact van de nieuwe vorm op protocollen voor het ontdekken van geneesmiddelen nog steeds ontbrak.

"We zagen dat het eiwit een staat aannam om te interageren met liganden, en dat ontbrekende informatie kan helpen bij het verbeteren van de nauwkeurigheid van virtuele screening van geneesmiddelen en simulaties van eiwit-ligand-interacties, " zei co-eerste auteur Shanshan Bradford, doctoraat, St. Jude Afdeling Chemische Biologie en Therapeutica.

De onderzoekers onderstrepen dat wanneer alleen wordt gekeken naar cryogene structuren, er is geen manier om te zien of er fouten zijn, maar die vergelijking met structuren op kamertemperatuur kan helpen om informatie te verduidelijken en mogelijk aanvullende inzichten te onthullen die anders gemist zouden worden.