Ideaal nieuw anti-malaria doelwit onthuld in parasitaire eiwitstructuur

Wetenschappers hebben de structuur gebroken van een eiwit dat van levensbelang is voor de parasiet Plasmodium falciparum, degene die de meest dodelijke vorm van malaria veroorzaakt. Ze suggereren dat het eiwit, een belangrijk enzym bij het genereren van celmembranen, een ideaal doelwit zou kunnen zijn voor anti-malariamedicijnen, vooral omdat het eiwit niet aanwezig is in mensen.
De studie werd geleid door de afdeling Biologie aan de universiteit van Washington, St. Louis, Missouri, en een rapport hierover verschijnt als het "papier van de week" in het 6 januari nummer van The Journal of Biological Chemistry.
In 2010 heeft wereldwijd 655.000 mensen malaria gedood. De ziekte wordt veroorzaakt door vijf verschillende soorten Plasmodium, een parasiet die leeft in de darmen van zijn primaire gastheer, de mug, maar de dodelijkste vorm van malaria komt van het gebeten worden door een mug die de soort draagt Plasmodium falciparum.
Nieuwe medicijnen tegen malaria zijn hard nodig: niet alleen P. falciparum verantwoordelijk voor de meest ernstige vorm van malaria, is het endemisch in gebieden die worden bevolkt door ongeveer 40% van de mensen in de wereld, en drugs die werkten verliezen hun effectiviteit, deels omdat namaak heeft geleid tot wijdverspreide weerstand.
In een biologielaboratorium aan de universiteit van Washington namen onderzoekers zes jaar en langer de tijd om de structuur en functie van het eiwit bloot te leggen, een enzym genaamd PMT (afgekort fosfoethanolamine methyltransferase).
In eerder werk hadden ze al vastgesteld dat het de taak van het enzym is om methylgroepen toe te voegen aan een uitgangsmolecuul dat fosfothanolamine heet en dat betrokken is bij het maken van de celmembranen.
En hoewel er soortgelijke eiwitten zijn in andere organismen, hebben mensen het niet.
Deze kenmerken maken het een ideaal doelwit voor het ontwikkelen van nieuwe geneesmiddelen tegen malaria.
Senior auteur Dr. Joseph M. Jez, universitair hoofddocent biologie in Arts & Sciences, vertelde de pers:
"Wat mijn lab doet, is eiwitten kristalliseren, zodat we kunnen zien hoe ze eruit zien in drie dimensies."
"Het idee is dat als we de structuur van een eiwit kennen, het gemakkelijker zal zijn om chemicaliën te ontwerpen die gericht zijn op de actieve site van het eiwit en deze uitschakelen," voegde hij eraan toe.
De onderzoekers hebben een interessante manier geperfectioneerd om een ??eiwit te kristalliseren. Ze brengen een oplossing van een zout of iets anders dat het eiwit op de bodem van een kleine put kan uitdrogen. Vervolgens, zoals Jez uitlegt: "we plaatsen een druppel van ons vloeibare eiwit op een microscoop dekglaasje en draaien het over de top van de put, zodat de druppel eiwit ondersteboven in de put hangt".
Dit helpt om langzaam water uit het eiwit te onttrekken, in plaats van het maken van snoepgoed, behalve in het geval van snoep, hangt het touwtje in de pot met suikeroplossing die helpt om water op te zuigen.
Er is ook een ander verschil: bij het maken van snoepgoed, is de suiker niet terughoudend om kristallen te vormen, maar in dit proces is het eiwit zeer terughoudend.
Sterker nog, het duurde zes jaar van moeizaam onderzoek om 8 eiwitten te screenen op een totaal van 4.000 aandoeningen. Ze gebruikten 24 putjes in een schaal met een snelheid van ongeveer 500 putjes per proteïne. En dan moesten ze ook verschillende combinaties van liganden met de eiwitten proberen en die ook kristalliseren.
Het grootste deel van dit werk werd gedaan door eerste auteur Soon Goo Lee, een promovendus in het laboratorium van Jez.
Op dit punt kun je je afvragen, waarom moet je een kristallijne vorm van het eiwit maken om zijn moleculaire structuur in 3D te bepalen? Dat wordt duidelijker als je je realiseert dat een heel mooi groot kristal een sterk, duidelijk strooipatroon produceert wanneer röntgenstralen er doorheen worden geprojecteerd. Het patroon wordt geproduceerd door de verschillende rijen atomen in het kristal, wat nooit hetzelfde is voor verschillende moleculen.
Hoewel het strooipatroon van de röntgenstralen zelf niet de 3D moleculaire structuur van het eiwit onthult, met een goed, duidelijk röntgenverstrooiingspatroon, hebben de wetenschappers genoeg wiskundige informatie om de relatieve posities van de atomen in de eiwitmolecuul.
Het is een beetje alsof je een stel steentjes in een stilstaande vijver gooit en dan het patroon van de golven aan de randen gebruikt om uit te vinden waar de steentjes naar binnen gingen.
Hoewel deze metaforische beschrijving het eenvoudig en ongecompliceerd laat klinken, is het in de praktijk erg moeilijk. Er waren veel technische problemen met het verkrijgen van de Plasmodium het enzym dat uiteindelijk kristalliseerde, inclusief het feit dat dat gebeurde, vier flinterdunne kristallen kwamen tevoorschijn, op elkaar gestapeld.
Jez legde uit dat Lee, toen ze het blok met kristallen namen om te röntgenonderzoeken, daadwerkelijk een operatie onder de microscoop uitvoerde en er een klein stukje van afvratte, en tot ieders verbazing wisten ze een schoon diffractiepatroon te krijgen.
Het moment van de waarheid kwam toen ze de diffractie-resultaten in de computer stopten, de back-berekening deden, en Lee pauzeerde met een vinger klaar op de muisknop: een laatste klik zou onthullen of de jaren van hard werken zijn vruchten hadden afgeworpen.
Ze hadden. Toen Lee op de muis klikte, zag hij een duidelijke kaart van de elektronendichtheid in uitzonderlijk scherpe focus.
Jez legde uit dat de volgende stap was om de elektronendichtheidskaart te gebruiken om een ??structuur te bouwen die overeenkomt met de aminozuursequentie van het eiwit:
"Het eerste dat je doet is in de aminozuurruggengraat plaatsen en ze samen verbinden om een ??ketting te vormen. Het is alsof je een lange draad hebt, waarvan elke centimeter een aminozuur is, en het jouw taak is om die draad te nemen en in te zetten. drie dimensies door die elektronendichtheidskaart. "
Dan moet je de zijketens toevoegen die ervoor zorgen dat het ene aminozuur verschilt van het andere.
"De aminozuursequentie is bekend," zei Jez, "het is uw doel om overeen te komen met de manier waarop u de aminozuren in de elektronendensiteitskaart aan die reeks koppelt."
De onderzoekers creëerden een "cartoon" van de elektronendichtheidskaart om het gemakkelijker te maken om de structuur van het eiwit te zien en uit te zoeken hoe het werkt.
De cartoon hielp hen "zien" hoe de betrokken moleculen zich op de actieve plaats van het enzym bevinden, de "pocket" als je wilt, waar de chemie plaatsvindt.
Jez zei:
"Het PMT-enzym probeert twee moleculen samen te voegen, om dat te doen, moet het ze op hun plaats vergrendelen zodat de chemie kan plaatsvinden, en dan moet het ze loslaten."
Hij zei dat ze denken dat het eiwit een "deksel" heeft dat open en dicht gaat: het blijft open, waardoor de site actief blijft, totdat de substraten binnenkomen, en het klemt dicht, en wanneer het dit doet, worden de substraten samengevoegd.
De onderzoekers noteren in hun rapport dat terwijl deze inzichten in de structurele kenmerken en functies van PMT beginnen met het onthullen van enkele potentiële doelen voor anti-malariamedicijnen die kunnen doden Plasmodium zonder de mens te schaden, zeggen ze dat verdere studies nu nodig zijn om "de evolutionaire verdeling van de metabole functie in de fosfobase-route te begrijpen".
Het kan een belangrijke stap zijn, maar er is nog een lange weg te gaan.
Geschreven door Catharine Paddock PhD

Zuigtestosteronspiegels zijn meer beïnvloed door omgevingsfactoren dan genetica

Volgens een studie gepubliceerd in Psychoneuroendocrinology, hebben onderzoekers van de Universiteit van Montreal ontdekt dat omgevingsfactoren de testosteronniveaus bepalen in de kindertijd en niet in de genetica. De hoofdauteur van het onderzoek, dr. Richard E. Tremblay, van de onderzoekseenheid voor psychosociale onaangepastheid van kinderen, lichtte toe: "Testosteron is een sleutelhormoon voor de ontwikkeling van mannelijke voortplantingsorganen en het wordt ook geassocieerd met gedragskenmerken, zoals seksueel gedrag en agressie.

(Health)

HPV4-vaccin is veilig voor meisjes en jonge vrouwen

Het HPV4-vaccin, Gardasil, is veilig voor adolescente meisjes en jonge vrouwen in de reguliere klinische zorg, onderzoekers van het Kaiser Permanente Vaccin Studiecentrum in Oakland, Californië, gemeld in Archives of Pediatrics and Adolescent Medicine. Het vaccin is gekoppeld aan een klein risico van dezelfde dag flauwvallen (syncope) als huidinfecties binnen twee weken.

(Health)