Wetenschap
Nieuwe methode onthult geheimen van eiwitinteracties met potentieel voor medicijnontdekking
Wetenschappers van de Universiteit van Oulu (Finland) en Texas A&M University (VS) hebben een nieuwe methode ontwikkeld om te bestuderen hoe eiwitten interageren met kleine ligandmoleculen, waardoor bijvoorbeeld de weg wordt vrijgemaakt voor snellere en efficiëntere ontdekking van geneesmiddelen.
Deze interactie, bekend als eiwit-ligand-interactie, is cruciaal voor veel biologische processen, maar het bestuderen ervan is van oudsher traag en ongevoelig. De nieuwe methode, beschreven in het Journal of the American Chemical Society , combineert twee geavanceerde technieken om deze beperkingen te overwinnen.
Een methode heeft het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in ons begrip van eiwitinteracties als onderdeel van de continue communicatie van cellen. Deze interacties en de verstoringen die kunnen optreden, kunnen bijvoorbeeld een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van auto-immuunziekten en neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer. Disfunctionele interacties kunnen bijvoorbeeld ook leiden tot agressieve celgroei en kanker.
"De methode die we hebben ontwikkeld zou de ontwikkeling van nieuwe medicijnen aanzienlijk kunnen versnellen en ons kunnen helpen de mechanismen van veel ziekten veel beter te begrijpen", zegt dr. Otto Mankinen van de NMR Research Unit, Universiteit van Oulu.
Snelle en gedetailleerde analyse
De eerste techniek, Dissolution Dynamic Nuclear Polarization (d-DNP) hyperpolarisatie, werkt als een signaalversterker en versterkt het signaal van het onderzochte ligandmolecuul aanzienlijk. Vooral bij het bestuderen van kleine hoeveelheden stoffen en kernen met een lage dichtheid, zoals koolstof-13, is hyperpolarisatie een cruciaal hulpmiddel om signalen waarneembaar te maken.
De tweede techniek, Ultrafast NMR, maakt het gebruik van hyperpolarisatie mogelijk bij het meten van multidimensionale NMR-gegevens. Conventioneel gemeten multidimensionale NMR-metingen vereisen meerdere herhalingen om volledige gegevens te verzamelen.
Bij de ultrasnelle aanpak wordt een van de dimensies in lagen gecodeerd langs het monstervolume, met een methode die ruimtelijke codering wordt genoemd. Na het coderen wordt de informatie uitgelezen volgens de principes van Magnetic Resonance Imaging (MRI). In dit geval werd het NMR-spectrum ruimtelijk gecodeerd en vervolgens werd de verzwakking van het signaal in de tijd gecontroleerd op meerdere spectrale pieken.
Door deze technieken te combineren kunnen onderzoekers nu gedetailleerde informatie verkrijgen over eiwit-ligandbinding in één experiment voor meerdere ligandsignalen. De conventionele aanpak is beperkt tot één enkel signaal per meting. Dit opent deuren voor een efficiëntere ontdekking van geneesmiddelen, doordat wetenschappers beter kunnen begrijpen hoe potentiële medicijnmoleculen interageren met hun eiwitdoelen.