Mediciner fäster till proteinerna i våra kroppar på samma sätt som rymdfarkoster lägger till i den internationella rymdstationen. Att beskriva den processen i detalj kan avslöja mycket om hur medicinerna fungerar – och vilken form nya mediciner ska ha.

Forskare vid West Virginia University har kartlagt kristallstrukturen hos ett protein som finns i våra celler och bestämt – för första gången – hur ett läkemedel fäster vid det. Fynden visas i Kommunikationskemi , en naturforskningstidskrift.

Studien - finansierad av West Virginia Clinical and Translational Science Institute - centrerad på ett protein som kallas "mitoNEET." MitoNEET bebor det yttre membranet av våra mitokondrier, som fungerar som kraftverk som ger energi till våra celler.

"MitoNEET är ett nytt terapeutiskt mål för metabola sjukdomar och kan möjligen leda till sjukdomsmodifierande behandlingar för Alzheimers sjukdom och stroke, sa Werner Geldenhuys, en docent vid Farmaceutiska institutionen och School of Medicine. Han och hans kollegor – inklusive Aaron Robart, en biträdande professor vid WVU School of Medicine, John Hollander, biträdande dekanus för professionella program vid WVU School of Medicine, och Timothy Long, en docent vid Marshall University School of Pharmacy—genomförde projektet.

"Det här proteinet har varit inblandat i många sjukdomar som är mycket svåra att ta itu med:saker som diabetes, stroke, hjärtsjukdom, " Sa Robart. "Vi vet faktiskt inte vad proteinet gör än, men det hänger i närheten av cellens kraftverk, och alla dessa sjukdomar har ett energiflödestema för dem."

För att utforska rollen mitoNEET spelar i våra energiprocesser, forskarna isolerade mitoNEET från både bakteriellt överuttryck och djurmodeller. Sedan syntetiserade de 11 molekyler som liknade furosemid - ett vanligt diuretikum som säljs under varumärket LASIX - och exponerade mitoNEET för dem.

Efter att molekylerna bundit till mitoNEET, forskarna byggde atom-för-atom-kartor över parningarna. De fjärrstyrde Argonne National Laboratorys avancerade fotonkälla – som bombarderar prover med ultraljus, högenergiröntgen - för att avslöja exakt hur molekylerna kom samman.

Teamet upptäckte att molekylerna dockade i ett kluster av järn- och svavelatomer som utgjorde en del av proteinet. Raisa Nuñez, en grundutbildning som deltar i forskningslärlingsprogrammet, insamlade preliminära strukturella data. "Detta belyser att betydande vetenskapliga upptäckter kan komma på alla karriärnivåer, " sa Robart.

"Dessa fynd är viktiga eftersom de tillåter oss att fortsätta förstå den roll som mitokondrier och bioenergetik spelar i många sjukdomstillstånd, "Sade Hollander. "Modulationen av mitokondriell funktion genom riktade terapier kan vara en kritisk väg för läkemedelsupptäckt."

Att förstå mitoNEETs cellulära funktion kan förbättra prestandan hos läkemedel som fungerar genom att förändra proteinets aktivitet. Till exempel, Att lägga till en extra syregrupp till ett läkemedels molekylära struktur kan dramatiskt stärka dess bindning till mitoNEET och eliminera oavsiktlig bindning till andra cellulära proteiner.

Det potentiella resultatet för patienter som tar drogen? Bättre symtomlindring.

"Framgången med detta projekt illustrerar verkligen hur tillvägagångssätt som anses vara grundläggande vetenskap kan ge betydande insikter i kliniska problem, sa Michael Schaller, som är ordförande vid Medicinska institutionens institution för biokemi. "Det visar också kraften i att tackla problem som team bestående av medlemmar med mycket olika expertis."