Wetenschappers van de Universiteit van Bath hebben de natuur als inspiratiebron gebruikt bij het ontwikkelen van een nieuw hulpmiddel dat onderzoekers zal helpen nieuwe farmaceutische behandelingen op een schonere, groenere en goedkopere manier te ontwikkelen.

Medicamenteuze behandelingen werken vaak door zich te binden aan eiwitten die betrokken zijn bij ziekten en hun activiteit te blokkeren, waardoor de symptomen verminderen of de ziekte wordt behandeld.

In plaats van conventionele kleine moleculen als medicijnen te gebruiken, die niet goed geschikt zijn om interacties tussen eiwitten te blokkeren, onderzoekt de farmaceutische industrie nu het potentieel om medicijnen te maken met behulp van kleine eiwitten, bekend als 'peptiden', die op een vergelijkbare manier werken.

Peptiden en eiwitten zijn echter vaak geen erg goede medicijnen omdat hun 3D-structuren kunnen ontrafelen, ze gevoelig zijn voor hoge temperaturen en moeilijk in de lichaamscellen kunnen komen, waar veel opwindende maar uitdagende medicijndoelen worden gevonden.

Nu hebben wetenschappers van de Universiteit van Bath een manier ontwikkeld om dit probleem te omzeilen; Normaal gesproken hebben eiwitten en peptidestrengen een begin en een einde. Door deze losse uiteinden met elkaar te verbinden, is het mogelijk om zeer stijve ‘cyclische’ eiwitten en peptiden te creëren, wat de warmte- en chemische stabiliteit verbetert en het gemakkelijker maakt om ze in de cellen te krijgen. .

Ze namen een enzym genaamd OaAEP1 uit Oldenlandia affinis, een kleine paarse bloem die in de tropen groeit, en modificeerden het voordat het in bacteriële cellen werd overgebracht. Deze bacterieculturen werden gekweekt om een ​​eiwit in massa te produceren en tegelijkertijd de uiteinden in één stap met elkaar te verbinden.

Planten kunnen dit proces op natuurlijke wijze uitvoeren, maar het is langzaam en levert weinig op. Als alternatief kan cyclisatie chemisch worden uitgevoerd door het enzym te isoleren en vervolgens meerdere reagentia in een reageerbuis te mengen, maar dit vereist meerdere stappen en maakt gebruik van giftige oplosmiddelchemicaliën.

Door het hele proces in een bacterieel systeem te plaatsen, wordt de opbrengst vergroot, worden duurzamere, biologisch vriendelijkere reagentia gebruikt en zijn er minder stappen nodig. Het is dus veel eenvoudiger en goedkoper.

Om deze aanpak te demonstreren, pasten de wetenschappers hun bacteriële OaAEP1-technologie toe op een eiwit genaamd DHFR, en ontdekten dat het samenvoegen van de kop- en staartuiteinden het beter bestand maakte tegen temperatuurveranderingen, terwijl het toch zijn normale functie behield.

Professor Jody Mason van de afdeling Levenswetenschappen van de Universiteit van Bath zei:"Eiwitten en peptiden zijn over het algemeen behoorlijk gevoelig voor hitte, maar cyclisatie maakt ze veel robuuster."

"De Oldenlandia-plant maakt van nature cyclische eiwitten aan als onderdeel van een verdedigingsmechanisme om roofdieren af ​​te schrikken."

"Dus we hebben deze superkracht van bloemen benut door OaAEP1 te modificeren en te combineren met bestaande bacteriële eiwitproducerende technologie om een ​​echt krachtig hulpmiddel te creëren dat de industrie voor geneesmiddelenonderzoek zal helpen."

Dr. Simon Tang, een onderzoeksmedewerker van de afdeling Levenswetenschappen van de Universiteit van Bath, zei:"Eiwitten en peptiden zijn veelbelovend als kandidaat-geneesmiddelen, maar een belangrijk knelpunt voor de ontwikkeling van nieuwe therapeutische behandelingen is het produceren van genoeg van de stoffen die we kunnen bereiken." patiënten zonder astronomische kosten."

"Ons nieuwe proces laat de bacteriën al het werk doen. Het resultaat is dat het ook schoner en groener is, en omdat het minder stappen kent, is het een stuk eenvoudiger om uit te voeren."

"We zijn erg enthousiast over de mogelijke toepassingen hiervan, niet alleen voor de farmaceutische industrie, maar ook voor andere industrieën zoals de voedingsindustrie, de wasmiddelenindustrie, in de biotechnologie en in de productie van bio-energie."

De onderzoekers hebben patent op de techniek aangevraagd en hun werk gepubliceerd in het tijdschrift JACS Au .

Meer informatie: T. M. Simon Tang et al., Intracellulaire toepassing van een asparaginyl-endopeptidase voor de productie van recombinante kop-tot-staart cyclische eiwitten, JACS Au (2023). DOI:10.1021/jacsau.3c00591

Aangeboden door Universiteit van Bath