Wetenschappers hebben een nieuwe techniek ontwikkeld om de ontdekking van kankerbestrijdende medicijnen te versnellen. De techniek identificeert moleculen die gevaarlijke eiwitten kunnen uitschakelen voordat ze ziekteverwekkende ravage aanrichten, door te voorkomen dat ze interageren met het DNA van een cel.

Het nieuwe platform voor het ontdekken van geneesmiddelen, genaamd Transcription Block Survival (TBS) is ontwikkeld door wetenschappers van de universiteiten van Bath en Kent in het VK en heeft het potentieel om de jacht op genezing van dodelijke kankers drastisch te versnellen. Deze doorbraak heeft ook bredere implicaties, aangezien de eiwitten die betrokken zijn bij kanker ook een centrale rol spelen bij veel andere ziekten, waaronder osteoporose en ontstekingsziekten zoals reumatoïde artritis en psoriasis.

"Het identificeren van processen die het voor wetenschappers sneller kunnen maken om nieuwe kandidaat-geneesmiddelen voor ernstige ziekten te vinden, zoals we kunnen doen met TBS, is een enorm voordeel voor onderzoek", zegt hoofdonderzoeker professor Jody Mason, die is gevestigd in de afdeling van de universiteit. van biologie en biochemie.

Het ontdekken van geneesmiddelen is traag, kostbaar en complex. Vaak zijn onderzoekers op zoek naar farmaceutische moleculen die kunnen binden aan plaatsen op ziekteverwekkende eiwitten. Maar binden aan een doelwitplaats is niet genoeg - een therapeutisch molecuul moet ook het vermogen hebben om het gevaarlijke eiwit af te sluiten. Het belangrijkste is dat het daarin moet slagen in een levende cel, zonder al te veel bijwerkingen.

"Een grote uitdaging is het vinden van manieren om te zorgen voor functioneel verlies van schadelijke eiwitactiviteit binnen de veeleisende omgeving van een cel", zegt professor Mason.

Hij voegt eraan toe dat "met behulp van de TBS-aanpak, we bij de allereerste passage in staat zijn om moleculen te elimineren die aan het celdoel blijven kleven, maar die uiteindelijk niet de functie van het ziekteverwekkende eiwit uitschakelen. Door moleculen uit het screeningproces te verwijderen die uiteindelijk weinig of geen therapeutische waarde hebben, besparen we veel tijd en geld."

Hoewel TBS kan worden toegepast bij de ontdekking van kandidaat-geneesmiddelen voor een willekeurig aantal ziekten, concentreert professor Mason zich op het vinden van moleculen die peptiden worden genoemd (korte ketens van aminozuren - de bouwstenen van eiwitten) die de activiteit van een eiwit genaamd Activator permanent onderdrukken. Eiwit-1 (AP-1). AP-1 is van nature in het lichaam aanwezig en is belangrijk bij het 'aanzetten' van genen die betrokken zijn bij een aantal cellulaire processen, maar wanneer het uit de hand loopt, wordt het een belangrijke speler bij kanker.

Het zit allemaal in de binding

Genen werken door kopieën van zichzelf te maken in een proces dat bekend staat als transcriptie. Deze kopieën, die de vorm aannemen van boodschapper-RNA (mRNA), zetten de genetische informatie vervolgens om in eiwitten - de bouwstenen van het leven die de instructies uitvoeren die in de genen zijn gecodeerd. AP-1 bevordert de groei van kankercellen door eerst te binden aan genpromotoren in specifieke delen van het DNA van een cel, en vervolgens de expressie van sleutelgenen te kapen door ze permanent aan te zetten. Met andere woorden, AP-1 dwingt een gen om mRNA en bijbehorende eiwitten op de verkeerde tijden en hoeveelheden te maken.

Het zijn deze eiwitten, wanneer ze tot overexpressie worden gebracht, die betrokken zijn bij de proliferatie van kanker. Omgekeerd, door de activiteit van een kankerbestrijdend peptide, kan AP-1 worden gestopt om te binden aan het DNA van een cel, waardoor wordt voorkomen dat het genen aanzet.

Studie eerste auteur Dr. Andrew Brennan, ook van de afdeling Biologie &Biochemie van Bath, zegt dat "onderzoekers met behulp van het TBS-screeningplatform peptiden kunnen vinden die AP-1 binden op een zodanige manier dat ze garanderen dat het kankergerelateerde genen niet kan overstimuleren Deze peptiden kunnen zowel de binding van AP-1 aan DNA blokkeren als AP-1 afzetten van genen waaraan het al is gekoppeld, waardoor ze het kankersignaal in kwetsbare cellen kunnen uitschakelen."

Drugsmoleculen die dubbel zo hard werken

Gevestigde technieken voor het screenen van geneesmiddelen stellen wetenschappers al in staat kankerverwekkende peptiden te identificeren aan de hand van hun vermogen om AP-1 te binden. Een belangrijke kracht en onderscheidend kenmerk van de nieuwe techniek voor het screenen van geneesmiddelen is echter dat het wetenschappers in staat stelt peptiden te identificeren die een dubbele functie hebben:ze kunnen AP-1 herkennen/binden, zowel voordat het aan DNA is gebonden als wanneer het is in een DNA-gebonden staat, waardoor AP-1 uiteindelijk van DNA wordt bevrijd en zijn functie volledig wordt uitgeschakeld.

"Dit vermogen om onderscheid te maken tussen AP-1-binders en die welke de AP-1-functie kunnen uitschakelen, is uniek voor deze techniek en lost een probleem op dat tot nu toe de zoektocht naar 'functioneel actieve' remmers heeft belemmerd", zegt professor Mason.

Een ander onderscheidend kenmerk van TBS is dat de screeningtechniek plaatsvindt in levende cellen en zonder het eiwitdoel of de peptidebibliotheek te wijzigen met tags (moleculaire labels die meestal worden toegevoegd om te helpen bij het identificatieproces) die de functie kunnen veranderen, een veel voorkomend probleem met andere technieken. De meeste gevestigde screeningsmethoden omvatten het testen van peptiden in vitro (d.w.z. buiten levende cellen), wat betekent dat doelbinding de enige factor is die wordt overwogen. Dit kan resulteren in valse positieven.

"Wat je vaak ziet bij screening met traditionele methoden, is dat een peptide lijkt te werken op een geïsoleerd eiwit, maar niet hetzelfde effect heeft wanneer het in een cellulaire context wordt gebruikt, en het garandeert zeker niet het functionele verlies van de eiwit", zegt professor Mason.

In dit werk, onlangs gepubliceerd in JACS Au , hebben professor Mason en zijn team meer dan 130.000 verschillende peptiden gescreend om er een te identificeren die functioneel actief is (rood en wit in de afbeelding) in het krachtig blokkeren van AP-1 (blauw) van binding aan specifieke DNA-sequenties (geel). Deze actie blokkeert effectief het vermogen van AP-1 om gentranscriptie te bevorderen.

De gepatenteerde TBS-benadering kan worden toegepast om therapeutische moleculen te vinden die zich kunnen richten op een breed scala aan DNA-bindende eiwitten die betrokken zijn bij ziekte. + Verder verkennen

Nieuwe methode voor het genereren van krachtige, specifieke bindende eiwitten voor nieuwe medicijnen