Fiske efter molekyler. (Vänster) Atomkraftsmikroskopibild av serotoninprekursormodifierad yta med infångade serotoninreceptorinnehållande nanovesiklar. (Till höger) Illustration av molekylstrukturerna i ytkemin och de relativa storleksskillnaderna mellan "betet" (5-hydroxytryptofan) och de membranassocierade serotoninreceptorerna som selektivt fångas av dessa ytor.
(PhysOrg.com) -- Den nya tekniken, där molekyler används som bete för att fånga och studera stora biomolekyler, kan leda till en ny generation psykiatriska mediciner.
UCLA -forskare och deras medarbetare har utvecklat en metod som kan öppna dörren för undersökningar av funktionen hos hälften av alla proteiner i människokroppen.
Forskargruppen har visat kontroll över molekyler i nanoskala, möjliggör en exakt studie av interaktioner mellan proteiner och små molekyler. Deras nya teknik, där molekyler används som bete för att fånga och studera stora biomolekyler, kan leda till en ny generation psykiatriska mediciner.
I en tidning som publicerades förra månaden i tidskriften ACS Chemical Neuroscience , ett tvärvetenskapligt team av forskare från UCLA och Pennsylvania State University (PSU) rapporterar om sin undersökning av interaktioner mellan stora biomolekyler, som inkluderar DNA och proteiner, och små molekyler, som inkluderar hormoner och signalsubstanser som serotonin.
Forskargruppen, ledd av Anne Andrews, professor i psykiatri och forskare vid både Semel Institute for Neuroscience and Human Behaviour vid UCLA och UCLA:s California NanoSystems Institute (CNSI), studerar dessa interaktioner för att identifiera en ny generation mål, eller nyckelmolekyler som motsvarar specifika sjukdomar eller tillstånd.
Interaktioner mellan stora biomolekyler och små molekyler är allmänt förekommande i naturen; de är metoden för kommunikation inom och mellan celler. Men dessa interaktioner har visat sig vara svåra att isolera i en laboratoriemiljö. Ökad förståelse för dessa interaktioner är avgörande för utvecklingen av nya mediciner för psykiatriska störningar, säger forskarna.
"För närvarande, lite är känt om vilka mål som gäller för specifika sjukdomar, ", sade Andrews. "Läkemedelsföretag är mycket bra på att designa mediciner när de har ett mål att gå efter; min grupp arbetar på att förse dem med mål."
Fram till denna punkt, läkemedelsutveckling för psykiatriska störningar som depression har varit en process där läkemedelsföretag förfinar nya läkemedel baserat på ett fåtal befintliga läkemedel som upptäckts av misstag. Andrews sa att hon hoppas att hennes teams forskning kommer att leda till effektivare behandlingar, eftersom nuvarande depressionsmediciner bara fungerar för 30 till 50 procent av befolkningen.
Kontroll i nanoskala är nyckeln till UCLA-Penn State-teamets resultat. Deras genombrott drar nytta av arbetet av forskargruppen till medförfattaren Paul Weiss på mönstring av självmonterade monolager (SAMs), enskilda lager av molekyler som orienterar sig på plana ytor. Weiss, en framstående professor i kemi och biokemi som innehar UCLA:s Fred Kavli-stol i nanosystemvetenskap, och andra upptäckte att SAM faktiskt inte bildar perfekta ytor. De innehåller defekter, som i sin tur kan användas för att isolera enstaka molekyler.
"För närvarande kan vi placera ut defekter över en yta. Vi använder sedan dessa defekter för att kontrollera placeringen och miljön för de individuella funktionella molekylerna, sa Weiss, som också är chef för CNSI.
Även avstånd är viktigt eftersom UCLA-Penn State-teamet placerade serotonin, en liten molekyl, i defekter att fungera som bete för att fånga och studera stora molekyler. Om defekterna inte är stora, det finns inte tillräckligt med utrymme mellan serotoninmolekylerna för att var och en ska fånga en stor molekyl.
Interaktioner mellan stora biomolekyler och små molekyler har visat sig vara notoriskt svåra att studera med tidigare metoder. När SAM -fiskestången betade med serotonin fångar en stor molekyl, forskargruppen kan studera interaktionerna på ett sätt som replikerar molekylernas naturliga interaktioner.
