Forskare från Uleåborgs universitet (Finland) och Texas A&M University (USA) har utvecklat en ny metod för att studera hur proteiner interagerar med små ligandmolekyler, vilket banar vägen för till exempel snabbare och effektivare läkemedelsupptäckt.
Denna interaktion, känd som protein-ligand-interaktion, är avgörande för många biologiska processer, men att studera den har traditionellt varit långsam och okänslig. Den nya metoden, som beskrivs i Journal of the American Chemical Society , kombinerar två avancerade tekniker för att övervinna dessa begränsningar.
En metod har potential att revolutionera vår förståelse av proteininteraktioner som en del av cellers kontinuerliga kommunikation. Dessa interaktioner och de störningar som kan uppstå kan spela en betydande roll till exempel i utvecklingen av autoimmuna sjukdomar och neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers sjukdom. Till exempel kan dysfunktionella interaktioner också leda till aggressiv celltillväxt och cancer.
"Den metod vi har utvecklat kan avsevärt påskynda utvecklingen av nya läkemedel och hjälpa oss att förstå mekanismerna för många sjukdomar mycket bättre", säger Dr. Otto Mankinen från NMR Research Unit, Uleåborgs universitet.
Den första tekniken, Dissolution Dynamic Nuclear Polarization (d-DNP) hyperpolarisation, fungerar som en signalförstärkare, vilket avsevärt förbättrar signalen från ligandmolekylen som undersöks. Speciellt när man studerar låga mängder ämnen och kärnor med låg förekomst som kol-13, är hyperpolarisering ett avgörande verktyg för att göra signaler observerbara.
Den andra tekniken, Ultrasnabb NMR, tillåter användning av hyperpolarisering vid mätning av flerdimensionella NMR-data. Konventionellt uppmätta flerdimensionella NMR-mätningar kräver flera upprepningar för att samla in fullständiga data.
I den ultrasnabba metoden kodas en av dimensionerna längs provvolymen i lager, med en metod som kallas rumslig kodning. Efter kodningen läses informationen med principerna för Magnetic Resonance Imaging (MRT). I det här fallet kodades NMR-spektrumet rumsligt och sedan övervakades dämpningen av signalen i tid för flera spektrala toppar.
Genom att kombinera dessa tekniker kan forskare nu få detaljerad information om protein-ligandbindning i ett enda experiment för flera ligandsignaler. Konventionellt tillvägagångssätt är begränsat till en enda signal per mätning. Detta öppnar dörrar för mer effektiv läkemedelsupptäckt genom att tillåta forskare att bättre förstå hur potentiella läkemedelsmolekyler interagerar med deras proteinmål.
Mer information: Chang Qi et al, Measuring Protein–Ligand Binding by Hyperpolarized Ultrafast NMR, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14359
Journalinformation: Tidskrift för American Chemical Society
Tillhandahålls av Uleåborgs universitet
