Det är öppet för olika typer, men det är i slutändan efter ett exklusivt förhållande. Den vet hur man etablerar ett starkt band, men när det gör det, det tenderar att utveckla en ohälsosam anknytning som kan hindra en partner från att nå sin fulla potential.

Det är en aminosyra, och kemister vid University of Nebraska-Lincoln utformade det på det sättet för att hjälpa till att kväva förare av sjukdomar som Parkinsons och cancer.

David Berkowitz och kollegor har syntetiserat en ny klass av aminosyror som kan inaktivera vitamin B6-drivna enzymer – ofta kallade PLP-enzymer – kända för att bidra till en rad hälsoproblem.

"Inaktivering av enzymer av alla slag är en bra strategi för att göra farmaceutiska läkemedel, sade Berkowitz, en Willa Cather professor i kemi vars team detaljerade sin bedrift i Journal of the American Chemical Society .

Det gjorde forskarna, Berkowitz sa, efter en intensiv laginsats som innebar att "uppfinna ny kemi".

Vissa terapeutiska läkemedel verkar genom att tillfälligt binda till ett enzym – ett effektivt tillvägagångssätt som ändå kräver kontinuerliga doser för att kompensera för att processen är reversibel. Men andra, inklusive den nya aminosyran som skapades i Nebraska, kan irreversibelt fästa sig vid ett mål genom att bilda en stark molekylbindning som hindrar de besvärliga enzymerna från att fungera.

För att finslipa inriktningssystemen för sådana läkemedel, kemister använder vanligtvis en kemisk grupp av trojansk häst som reagerar först när den når målenzymet. Alla aminosyror har två molekylära grupper – en amin och en karboxylsyra – som härrör från samma centrala kolatom, tillsammans med en sidokedja som dikterar aminosyrans funktion och beteende i kroppen. Berkowitz team försökte lägga till en så kallad (1'-fluoro)vinylgrupp, som kan hjälpa till att trigga en aminosyras enzymbindning när den når sitt mål.

Ingen hade tidigare lyckats lägga till en (1'-fluor)vinylgrupp till den centrala kolatomen samtidigt som den bibehöll sidokedjan som styr en aminosyras anslag.

"Vi kunde bära in den naturliga sidokedjan, " sa Berkowitz. "Så vi (kan) fästa fluorvinylgruppen till vilken aminosyra som helst, vilket är en stor sak. Innan du bara kunde göra föräldern, som inte har en sidokedja. Det fanns bara inget sätt att göra det här innan.

"Det finns en hel massa PLP-enzymer du kan tänka dig att rikta in dig på, men du kan förvänta dig stor specificitet med dessa föreningar. Samma anledning som de verkligen var, riktigt svåra att skapa gör dem verkligen, verkligen specifik (för ett valt enzym). Den specificiteten är bra för att utveckla nya läkemedel, men det är också väldigt viktigt för grundläggande vetenskap – att tillåta en utredare att justera aktiviteten för det specifika steget i signalering och metabolism för att bättre förstå vilken roll det specifika enzymet har i mänsklig biologi. Det är verkligen kemisk biologi."

Forskarna sätter sin design på prov genom att fästa en (1'-fluoro)vinylgrupp till en aminosyra som kallas lysin, testa sedan den resulterande inhibitorkandidaten på ett modell-PLP-enzym som kallas lysindekarboxylas. Inom några minuter, föreningen inaktiverade målenzymet nästan fullständigt. Även efter tre dagars omfattande utspädning – en process som skulle ha tvättat bort reversibla inhibitorer – förblev 97 procent av målenzymerna inaktiva.

Kompetensflykt

Många PLP-enzymer bidrar till produktionen av signalsubstanser – kemiska budbärare som främjar normal hjärnfunktion men också bidrar till neurologiska tillstånd som Parkinsons sjukdom och epilepsi. De med Parkinsons har låga nivåer av signalsubstansen dopamin, ett resultat av neuroner som bryter ned i hjärnan. Parkinsonspatienter får vanligtvis en kombinationsbehandling av två läkemedel, varav en låser sig på ett PLP-enzym för att hjälpa den andra att nå drabbade områden i hjärnan och i slutändan öka dopaminnivåerna.

Ett annat enzyminriktat läkemedel, vigabatrin, kan på samma sätt öka nivåerna av signalsubstansen GABA för att undertrycka spasmer i samband med epileptiska anfall. Ny forskning har föreslagit att inriktning på PLP-enzymer för att höja GABA-nivåerna också kan motverka nöjessvaret som produceras av droger som kokain eller heroin, potentiellt hjälpa insatser för att bekämpa missbruk och missbruk.

"Allt detta inspirerar vårt arbete, ", sa Berkowitz. "Det här är det fantastiska med att vara en organisk kemist:Du får tänka på saker som ingen någonsin sett förut, rita upp det på tavlan, och sedan gå in i labbet och faktiskt göra det.

"Det är väldigt tillfredsställande att kunna hålla något som du ritat på ett papper i händerna - och sedan se att det faktiskt fungerar."