Denkt u ooit over hoe geneesmiddelen daadwerkelijk pijn te verlichten of genezen ziekte? Genezen is een complex proces en omvat begrijpen hoe verschillende eiwitten gevonden op het oppervlak van menselijke lichaamscellen converteren externe prikkels in biologische signalen binnen de cel.
"Membraaneiwitten zijn ingesloten in het celmembraan oppervlak eiwitmolecules en ze spelen een belangrijke rol in het bemiddelen van het effect van drugs," vertelt Marta Filizola, universitair hoofddocent van de structurele en chemische biologie aan de Mount Sinai School of Medicine in New York, VS. Haar laboratoriumwerk is gericht op het begrijpen van de signalering processen gemedieerd door bepaalde cel oppervlakte membraaneiwitten genaamd G eiwit gekoppelde receptoren. Deze interactie met ongeveer de helft van alle drugs die momenteel op de markt. Zonder G-eiwit gekoppelde receptoren, zou geneesmiddelen niet zijn effectief omdat ze niet dat hun weg in de cel weten zou.
De precieze werking van de G-eiwit gekoppelde receptoren op moleculair niveau zijn nog nog steeds gehuld in mysterie. Er is veel discussie over welke delen van deze eiwitten zijn belangrijk en hoe andere aspecten, zoals hun vermogen om te monteren (of oligomerize) in het celmembraan van de oppervlakte, van invloed zijn op cel signalering. Belangrijke inzichten in hoe deze proteïnen op een moleculair niveau werken verdiend de wetenschappers die hebben bijgedragen aan hen de Nobelprijs voor de Scheikunde in 2012.
"G-eiwit gekoppelde receptoren zijn gemeld om te vormen van oligomere complexen in een verscheidenheid van ziekte staten," zegt Filizola. "Ik probeer om erachter te komen hoe deze eiwitcomplexen cel signalering verwerken zodat we kunnen drugs specifiekere maken en efficiëntere geneesmiddelen ontwerpen."
Filizola van lab is bijzondere aandacht brengen van opioïden receptoren-een groep van G eiwit-gekoppelde receptoren die reageren op opioïden, medicijnen vaak gebruikt om pijn te verlichten. Recente simulaties, gemaakt op supercomputers op de Texas geavanceerde Computing Center (TACC), U.S. zijn gericht op het begrijpen van de fundamentele mechanismen van de opioïde receptor functie. Filizola van lab maakt 'films' van de simulaties die de manier waarop de steeds evoluerende eiwitten door drug moleculen en andere eiwitten onthullen. Deze films dragen bij aan een moleculair niveau begrip van het werkingsmechanisme van drugs op individuele of oligomere receptoren. Deze informatie wordt gebruikt voor het maken van meer efficiënte medicijnen en om te stoppen met onaangename bijwerkingen.
In een paper onlangs gepubliceerd in PLoS computationele biologie, Filizola onderzocht hoe verschillende drugs de vorm van een prototypische G eiwit gekoppelde receptor, waardoor de productie van verschillende biologische reacties kunnen wijzigen. In een ander document verschijnen in PLoS computationele biologie, presenteerde onderzoekers een methodologie voor het inschatten van de kracht van interacties tussen G eiwit gekoppelde receptoren. Filizola hoopt dat de resultaten van haar simulaties en andere studies zullen helpen formuleren nieuwe hypothesen over hoe drugs en eiwit receptoren functioneren, zodat wetenschappers werken kunnen op het creëren van effectieve medicijnen met minimale bijwerkingen. "Bijwerkingen zijn een belangrijke kwestie," voegt Filizola. "Wij kunnen ontwikkelen de beste pijn medicatie ooit, maar als het veroorzaakt een verslaving dan hoe goed is het echt genezen?"
Naast de wetenschappelijke Computing faciliteit op Mount Sinai gebruikt Filizola de Ranger supercomputer op TACC. "Dit zijn geen simulaties die u op uw bureaublad uitvoeren kunt. We hebben te observeren de bewegingen van de eiwitten voor een lange tijd en het is gemakkelijk te missen op belangrijke aspecten van de interacties,"vertelt ze. "Modellen zijn enige benaderingen en de betrokken simulaties zijn complex, maar nu hebben we toegang tot meer gedetailleerde structurele informatie over G-eiwit gekoppelde receptoren en middelen op TACC om te helpen met de nodige berekeningen."
In de toekomst, plannen Filizola om uit te breiden haar moleculaire dynamica simulaties zelfs grotere supramoleculaire complexen om cel signalering beter te begrijpen. "Veiliger en effectieve drugs zijn een dringende noodzaak en wij moeten aanpakken de complexiteit betrokken snel."
No comments:
Post a Comment