Förr, biologiskt aktiva peptider - små proteiner som neurotoxiner och hormoner som verkar på cellreceptorer för att förändra fysiologin - renades från inhemska källor som gift och sedan producerades paneler av varianter i bakterier, eller syntetiserad, att studera den strukturella grunden för receptorinteraktion. En ny teknik som kallas zombieskanning gör dessa äldre processer föråldrade.

Peptider används för medicinsk terapi och för att studera biologi, bland annat, men deras produktionskostnad i tid och pengar blir allt högre.

"Om en peptid har 30 rester, att helt enkelt ändra varje plats en gång kräver syntesen, rening och validering av den vikta sammansättningen av alla 30 varianter, en process som kräver månader och många tusentals dollar, sa Steven A.N. Goldstein, MD, Ph.D., vice kansler för hälsofrågor vid University of California, Irvine, och framstående professor vid UCI School of Medicine Departments of Pediatrics and Physiology &Biophysics.

Publicerad idag i Vetenskapens framsteg , den nya studien som leds av Goldstein och Jordan H. Chill, Ph.D., en professor vid institutionen för kemi vid Bar-Ilan University i Israel, avslöjar hur forskare kunde kapa cellmaskineri för att förenkla skapandet av peptider vilket möjliggör omfattande, snabba studier av struktur-funktion och mekanismer för att förbättra specificitet och affinitet för verkan, de viktiga parametrarna för terapeutisk effekt.

"Eftersom vi kapar cellmaskineriet för att syntetisera och visa peptiderna på cellytan med receptorn, vi dubbar denna zombiescanning, " sa första författaren Ruiming Zhao, Ph.D., en utredare i Goldstein-laboratoriet.

"Med denna nya teknik, Peptidförändringar är lika enkla som plasmidsyntes och kräver bara dagars arbete och öre per konstruktion. Detta gör det möjligt för oss att studera rollerna för många webbplatser med många förändringar på mycket kortare tid till en mycket lägre kostnad."

Studien, betitlad, "Tjudrade peptidneurotoxiner uppvisar två blockeringsmekanismer i K+-kanalporen, liksom deras obundna analoger, " beskriver hur de kodade peptiderna är länkade via en naturlig väg till utsidan av cellen på en flexibel tjuder. I det här fallet, receptormålet uttrycktes också från en plasmid och kunde modifieras. Metoden tillåter också studier av lågaffinitetsinteraktioner som annars inte skulle vara möjliga att analysera.

Genom att använda zombieskanning, forskare gjorde den oväntade upptäckten att en peptid i kliniska prövningar som ett immundämpande medel verkar annorlunda än en gång trodde, avslöjar att denna familj av neurotoxiner har två möjliga sätt att interagera med kaliumkanaler snarare än bara en.

Chill och kollega Netanel Mendelman, Ph.D., förbättrade effekten av dessa fynd genom att belysa den tredimensionella strukturen av ett utvalt neurotoxin med hjälp av kärnmagnetisk resonans (NMR).

"Genom att uppskatta hundratals avstånd och vinklar mellan atomer i peptiden, vi känner nu till dess struktur, erbjuda ett molekylärt sammanhang för dessa spännande resultat, " sa Chill. "De två bindningssätten verkar involvera en 'vändning' av toxinet eller någon omarrangering av dess atomstruktur."

Alternativa bindningssätt som beskrivs för dessa peptider är en besvärlig förvirrande faktor i strukturbaserad läkemedelsdesign, betonar vikten av resultaten i denna rapport och framtida studier av igenkänningsprocessen mellan kanaler och hämmande peptider.