Computer entworfene Proteine ​​programmiert, dass Vielfalt der Grippeviren, Entwaffnen

Computer entworfene Proteine ​​sind im Bau , um den Kampf Grippe . Forscher zeigen, dass Proteine, die in der Natur gefunden , aber das tun die Grippe in der Regel nicht zu binden, kann manipuliert werden, um als Breitspektrum antivirale Mittel gegen eine Vielzahl von Grippe-Virus -Stämme wirken , einschließlich H1N1 Pandemie Grippe .

" Eines dieser Proteine ​​konstruiert hat eine GrippebekämpfungPotenz , die , dass von mehreren menschlichen monoklonalen Antikörpern Rivalen ", sagte Dr. David Baker, Professor für Biochemie an der Universität von Washington, in einem Bericht in Nature Biotechnology .

Baker Forschungsteam macht große Fortschritte bei der Optimierung der Funktion der Computer entworfene Influenza -Inhibitoren. Diese Proteine ​​werden durch Computermodelle konstruiert, exquisit in einem bestimmten Nano- Ziel auf Grippeviren passen. Durch die Bindung der Zielregion wie ein Schlüssel in ein Schloss , das Virus zu halten sie von wechselnden Form, eine Taktik, die das Virus nutzt, um lebende Zellen zu infizieren. Die Forschungsanstrengungen , verwandt mit Andocken eines Raumstation aber auf molekularer Ebene , auf die Computer, die Landschaften der Kräfte auf den submikroskopischen Maßstab beteiligt beschreiben kann ermöglicht werden.

Baker leitet das neue Institut für Protein Design Center an der Universität von Washington. Biochemiker, Informatiker, Ingenieure und Fachärzten in der Mitte sind technische neuartige Proteine ​​mit neuen Funktionen für bestimmte Zwecke in der Medizin , Umweltschutz und anderen Bereichen. Proteine ​​zu Grunde liegen alle normalen Aktivitäten und Strukturen von lebenden Zellen , sowie zu regulieren Krankheit Aktionen von Krankheitserregern wie Viren . Abnorme Proteinbildung und Wechselwirkungen sind auch in vielen geerbt und später Leben chronischen Erkrankungen in Verbindung gebracht .

Da Influenza ist eine schwere weltweite öffentliche Gesundheit aufgrund seiner genetischen Veränderungen und Drifts , die periodisch geworden virulent ist die Grippe eine der wichtigsten Interessen der Institute für Protein Design und seine Mitarbeiter in den Vereinigten Staaten und im Ausland. Forscher versuchen, den dringenden Bedarf an besseren Therapien gegen diese sehr anpassungsfähig und extrem infektiöser Viren schützen zu erfüllen. Impfstoffe für neue Stämme der Influenza nehmen Monate zu entwickeln, zu testen und Produktion, und sind nicht hilfreich für diejenigen, die bereits krank. Die lange Reaktionszeit für die Impfstoff- Erstellung und Verteilung ist zermürbend , wenn ein tödlicher Stamm plötzlich auftaucht und breitet sich schnell . Die Übertragungsgeschwindigkeit ist durch das Fehlen von Immunität verbreitet in der allgemeinen Bevölkerung auf die neueste Form des Virus beschleunigt.

Flu Tracker beziehen sich auf Belastungen durch ihre H und N -Subtypen . H steht für Hämagglutinine , die die Moleküle auf dem Grippevirus , die es ermöglichen, die Zellen der Atemwege eindringen sind . Des Virus Hämagglutinin Moleküle an der Oberfläche der Zellen entlang der Atemwege. Wenn die Zelle versucht, den Virus zu verschlingen , es macht den Fehler, zog ihn in eine saure Stelle . Der Rückgang der pH-Wert ändert sich die Form des viralen Hämagglutinin , wodurch das Virus an die Zelle zu verschmelzen , und öffnen Sie einen Eintrag für das Virus -RNA zu kommen und beginnen, frische Viren. Es wird vermutet, dass die Baker Lab Protein hemmt diese Formänderung durch Bindung des Hämagglutinin in einer ganz bestimmten Ausrichtung und hält damit den Virus von eindringenden Zellen .

Baker und sein Team wollten antiviralen Medikamenten , die gegen eine Vielzahl von H -Subtypen reagieren konnte zu erstellen , da diese Vielseitigkeit könnte zu einer umfassenden Therapie für Grippe führen . Genauer gesagt, sind Viren, die Hämagglutinine der H2 -Subtyp haben für die tödliche Pandemie des Jahres 1957 verantwortlich und weiterhin zirkulieren bis 1968 Menschen nach diesem Zeitpunkt geboren wurden keine H2 -Viren ausgesetzt waren . Die jüngsten Vogelgrippe hat eine neue Version von H1 Hämagglutinin . Daten zeigen, dass Bakers Proteine ​​binden an alle Arten der Gruppe I Hämagglutinin , einer Gruppe, die nicht nur , aber der Pandemie H1 H2 und H5 Vogelgrippe -Stämme umfasst .

Anerkennung der Bedeutung der neuen Grippe- Therapien, um nationale und internationale Sicherheit , die Defense Advanced Research Projects Agency und die Defense Threat Reduction Agency finanziert diese Arbeit , zusammen mit den National Institutes of Health Nationalen Institut für Allergien und Infektionskrankheiten . Die Forscher auch verwendet werden, die Advanced Photon Source am Argonne National Laboratories in Illinois, mit Unterstützung des Department of Energy , Basic Energy Sciences .

Die für die Influenza -Inhibitor-Protein -Design entwickelten Methoden , Baker sagte , könnte " eine leistungsfähige Strecke , Inhibitoren oder Bindemittel für jede Oberfläche Patch auf jedem gewünschten Ziel von Interesse " sein. Zum Beispiel, wenn ein neuer Krankheitserreger stellt sich die Wissenschaftler herausfinden konnte, wie es mit menschlichen Zellen oder anderen Wirten auf molekularer Ebene interagiert. Die Wissenschaftler konnten dann mit Protein -Interface-Design , um eine Vielfalt von kleinen Proteinen , die sie vorhersagen würde Interaktionsfläche des Erregers blockieren generieren.

Gene, die für eine große Anzahl der vielversprechendsten , Computer entworfene Proteine ​​könnten unter Verwendung von Hefe -Zellen getestet werden. Nach weiteren Studien an molekularen Chemie unter den Proteinen die beste Bindung zu finden , diejenigen, konnte im Labor neu programmiert werden , um Mutationen zu unterziehen , und alle mutierten Formen könnten in einer "Bibliothek " für eine gründliche Analyse ihrer Aminosäuren gespeichert werden , molekulare Architektur und Energieanleihen . Fortschrittliche Technologien würden die Wissenschaftler durch die Bibliothek zu ermöglichen schnell Daumen herausgreifen die winzigen Proteine, die an der Oberfläche Erreger Zielpunktgenaufesthielt. Die Finalisten würden aus diesem Pool für Spitzenleistungen bei Anhalten des Erregers aus verbundenen , Eingabe und infizieren menschlichen oder tierischen Zellen ausgewählt werden.

Die Verwendung von deep sequencing , die gleiche Technologie, die jetzt verwendet werden, um menschliche Genome sequenzieren billig , war besonders wichtig bei der Schaffung von detaillierten Karten über Sequenzierung , um funktionieren zu können. Diese Karten wurden verwendet , um den Entwurf neu programmieren, um eine genauere Wechselwirkung zwischen dem Protein und dem Inhibitor Virusmolekülzu erzielen. Es ermöglichte auch die Wissenschaftler , sagten sie, " um über Engpässe überholen " , um die Aktivität des Bindemittels verbessern. Sie konnten , wie klein Beiträge aus vielen kleinen Veränderungen in der Protein sehen , zu schwierig, individuell vor Ort , konnte zusammen ein Bindemittel mit einer besseren Befestigungsstärke .

"Wir erwarten , dass unser Ansatz, Computational Design gefolgt von umfassenden Energielandschaft Mapping " Baker sagte, " wird häufig bei der Erzeugung hoher Affinität und hoher Spezifität Bindemittel auf eine breite Palette von Zielen für den Einsatz in Therapie und Diagnostik sinnvoll sein. "