OSU Chemist Entwicklungslösung Nerve Agent- Exposure

Wissenschaftler arbeiten , um ein neues Medikament, das eine kritische Enzym im menschlichen Körper zu regenerieren wird , dass " Alter " nach einer Person zu tödlichen chemischen Kampfstoffen ausgesetzt zu entwickeln.

Christopher Hadad , Ph.D., Professor für Chemie an der Ohio State University (OSU ) , ist Ohio Supercomputer Center (OSC) Ressourcen nutzt , um die Entwicklung eines wirksameren Gegenmittel gegen tödliche Chemikalien, so genannte phosphororganischen (OP) Nervenkampfstoffen .

"Dieses Projekt ist eine Kombination aus synthetischen und theoretischen organischen Chemie durch OSC an der Ohio State durchgeführt , und biochemische Untersuchungen von Kollegen an der US Army Medical Research Institute of Chemical Defense bei Aberdeen Proving Ground in Maryland durchgeführt ", sagte Hadad .

OP Nervenkampfstoffen hemmen die Fähigkeit des Enzyms Acetylcholinesterase (AChE) , schalten Sie die Nachrichten , die von Acetylcholin ( ACh) , ein Neurotransmitter geliefert , um verschiedene Muskeln , Drüsen und Organe im Körper zu aktivieren. Nach der Belichtung mit OP Mittel, AChE läuft eine Reihe von Reaktionen , die mit einer "Alterung" Prozess, der AChE an der Erfüllung der kritische biologische Funktion hemmt . Ohne die Anwendung eines wirksamen Gegenmittel , weiterhin neurosynaptic Kommunikations ungebrochen , was zu unkontrollierten Ausscheidungen aus dem Mund , Augen und Nase sowie schweren Muskelspasmen , die , wenn sie unbehandelt , kann zum Tod .

Herkömmliche Mittel gegen OP Nervenkampfstoffe blockieren die Aktivität des Nervengas durch die Einführung Oximverbindungen , die im Mittelpunkt einer Reihe von Studien . Diese Verbindungen ziehen auf das Phosphoratom des Nervengas , nachdem die OP ist mit AChE gebunden und dann aufgeteilt er sich von dem AChE -Enzym , so dass die AChE mit Rezeptoren eingreifen und schließlich das Gewebe entspannen .

Jedoch kann in einigen Fällen die kombinierte Nervengas / AChE Molekül ein Verfahren genannt Alterung, in dem Gruppen von einzelnen gebundenen Kohlenstoff- und Wasserstoffatomengenannt Alkylgruppen sind aus dem Molekül und einem Phosphonat -Rest entfernt ist hinter der AChE aktiven Stelle nach links durchlaufen . In Nervenkampfstoffen relativ unerforscht , diesen Prozess, genannt Dealkylierung, macht das Nervengift / AChE -Molekül unempfänglich für Oxime - eine unglückliche Situation , wenn man bedenkt , dass bestimmte Nervenkampfstoffe (zB Soman ) können unterziehen Alterung innerhalb von Minuten nach Exposition gegenüber AChE .

Hadad Studie basiert auf der Identifizierung von Verbindungen , die eine entsprechende Alkylgruppe an das Alter von Nervengas / AChE -Molekül zurückkehren würde konzentriert , so dass die Behandlung mit Oximen für eine vollständige Erholung zu geben . Das Projekt untersucht gemeinsame OP Nervenkampfstoffen Tabun , VX , VR, Sarin , Soman , Cyclosarin und Paraoxon , die alle nehmen an einer ähnlichen molekularen Struktur beim Altern .

"Computational Studien der Wechselwirkung von alkylierenden Verbindungen mit AChE wurden verwendet, um Einsicht für die Gestaltung der selektiven Reagenzien bieten" erläutert Hadads . "Ligand - Rezeptor- Docking, gefolgt von Moleküldynamiksimulationen der Wechselwirkungen alkylierenden Verbindungen mit gealterten OP - AChE , wurde in Verbindung mit experimentellen Studien durchgeführt , die Bindung von alkylierenden Verbindungen AChE zu untersuchen . Die Ergebnisse wurden dann verwendet, um Wechselwirkungen legen nahe, dass in der Orientierung der alkylierenden Verbindungen für eine maximale Wirksamkeit unterstützt. "

Während des gesamten Projekts verwendet Hadad theoretische Studien , um den Fortschritt jedes Ziel zu führen, sowie um die beobachteten experimentellen Ergebnisse zu rationalisieren.

" Dr. Hadad die Arbeit an diesem Projekt hat von einer Reihe von den Werkzeugen der elektronischen Struktur der Theorie molekularer Docking, Molekulardynamik und Hybridquantenmechanische/ molekularmechanischen Methoden gemacht", sagte Ashok Krishnamurthy , Interim Co- Geschäftsführer der OSC . "Es war von Design, das OSC -Flaggschiff -System, die Glenn IBM 1350 Opteron -Cluster , wurde entwickelt, um die Bedürfnisse der biowissenschaftlichen Forschung Forscher wie Dr. Hadad zu erfüllen. "

Hadad Untersuchungen des Nervengift Gegenmittel werden von der Defense Threat Reduction Agency finanziert ( W81XWH - 10-2-0044 ) und durch die Vergabe eines OSC Ermittlungskonto unterstützt.

Quelle:
Ohio Supercomputer Center