I den hemliga världen av biokemisk krigföring söker forskare ständigt innovativa strategier för att motverka dödliga ämnen. Forskare under ledning av Jin Kim Montclare, professor vid institutionen för kemi- och biomolekylär teknik, har inlett ett banbrytande uppdrag för att utveckla enzymatiska försvar mot kemiska hot, vilket avslöjades i en nyligen publicerad studie publicerad i ChemistryOpen .
Teamets fokus ligger på att skapa enzymer som kan neutralisera ökända krigföringsagenter som VX, kända för sina snabba och förödande effekter på nervsystemet. Genom noggrann beräkningsdesign utnyttjade de kraften hos enzymer som fosfotesteras (PTE), som traditionellt är skickliga på att avgifta organofosfater som finns i bekämpningsmedel, för att rikta in sig på VX-medel.
Studien använde beräkningstekniker för att designa ett mångsidigt bibliotek av PTE-varianter som är optimerade för att rikta in sig på dödliga organofosfornerver. Med hjälp av avancerad modelleringsprogramvara, som Rosetta, skapade forskarna noggrant enzymvarianter skräddarsydda för att förbättra effektiviteten mot dessa formidabla hot. När de testade dessa nya enzymversioner i labbet fann de att tre av dem var mycket bättre på att bryta ner VX och VR. Deras resultat visade hur effektiva dessa konstruerade enzymer är för att neutralisera dessa kemikalier.
Ett nyckelproblem vid behandling av dessa medel ligger i hur brådskande appliceringen är. Vid exponering blir snabba ingrepp av största vikt. Forskningen betonar potentiella tillämpningar, allt från profylaktiska åtgärder till omedelbar administrering vid exponering, vilket understryker nödvändigheten av snabba åtgärder för att mildra medlens dödliga effekter.
En annan nyckelfråga är proteinstabilitet – att säkerställa att proteinerna kan förbli intakta och på platsen för den drabbade vävnaden, vilket är avgörande för terapeutiska tillämpningar. Att säkerställa att enzymer förblir stabila i kroppen förbättrar deras livslängd och effektivitet, vilket ger långvarigt skydd mot kemiska ämnen.
När vi blickar framåt strävar Montclares team efter att optimera enzymstabilitet och effektivitet ytterligare, vilket banar väg för praktiska tillämpningar inom kemiskt försvar och terapi. Deras arbete representerar en ledstjärna av hopp i den pågående kampen mot kemiska hot, och lovar säkrare och effektivare strategier för att skydda liv.
Mer information: Jacob Kronenberg et al, Computational Design of Phosphotriesterase Improves V-Agent Degradation Efficiency, ChemistryOpen (2024). DOI:10.1002/öppen.202300263
Tillhandahålls av NYU Tandon School of Engineering
