科学家利用花的“超能力”为新药铺平道路

时间:2023年11月30日
来源:AAAS

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巴斯大学的研究人员已经开发出一种将蛋白质的头部和尾部连接起来的方法,使其更稳定,更容易进入细胞。

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巴斯大学的科学家们以大自然为灵感,开发了一种新工具,可以帮助研究人员以更清洁、更环保、更便宜的方式开发新的药物治疗方法。

药物治疗通常通过结合与疾病有关的蛋白质并阻断其活动来起作用,从而减轻症状或治疗疾病。

传统的小分子药物不太适合阻断蛋白质之间的相互作用,制药业现在正在研究利用被称为“肽”的小蛋白质制造药物的潜力,这种小蛋白质的作用方式类似。

然而,多肽和蛋白质通常不能制成很好的药物,因为它们的3D结构可以分解,它们对高温敏感,并且很难进入人体细胞,在那里发现了许多令人兴奋但具有挑战性的药物靶点。

现在,巴斯大学的科学家们已经找到了一种方法来解决这个问题;通常情况下,蛋白质和肽链都有起始和结束,通过将这些松散的末端连接在一起,就有可能创造出非常坚硬的“环状”蛋白质和肽,这可以提高热量和化学稳定性,并使它们更容易进入细胞。

他们从一种生长在热带地区的紫色小花中提取了一种名为OaAEP1的酶,并对其进行了修饰,然后将其转移到细菌细胞中。这些细菌培养物的生长使它们能够大量生产蛋白质,同时在一个步骤中将末端连接起来。

植物可以自然地完成这个过程,但这个过程很慢,产量也很低。另外,环化也可以通过分离酶,然后在试管中混合多种试剂的化学方法来完成,但这需要多个步骤,并且使用有毒的溶剂化学物质。

将整个过程放入细菌系统可以提高产量,使用更可持续的生物友好试剂,并且需要更少的步骤。因此,它更简单,更便宜。

为了证明这一方法,科学家们将他们的细菌OaAEP1技术应用于一种名为DHFR的蛋白质,发现将其头部和尾部连接在一起使其更能抵抗温度变化,同时仍保持其正常功能。

来自巴斯大学生命科学系的Jody Mason教授说:“蛋白质和多肽通常对热非常敏感,但环化使它们更加坚固。

“奥登兰迪亚植物自然产生环状蛋白,作为防御机制的一部分,以阻止捕食者。因此,我们通过修改OaAEP1,并将其与现有的细菌蛋白质生产技术相结合,利用这种花的超能力,创造出一种真正强大的工具,将有助于药物发现行业。”

巴斯大学生命科学系的研究助理Simon Tang博士说:“蛋白质和多肽作为候选药物非常有前途,但开发新治疗方法的一个重要瓶颈是生产足够的物质来满足患者,而不会产生天文数字的成本。”

“我们的新工艺让细菌完成所有的工作,结果是它更清洁、更环保,因为它的步骤更少,操作起来简单得多。我们对这项技术的潜在应用感到非常兴奋,不仅在制药行业,而且在食品工业、洗涤剂工业、生物技术和生物能源生产等其他行业。”

Intracellular Application of an Asparaginyl Endopeptidase for Producing Recombinant Head-to-Tail Cyclic Proteins

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