‘Molecular Library’ opent een nieuwe grens van biologische ruimte-tijd

In de zoektocht naar oplossingen voor ziekten zoals kanker, streven wetenschappers een nieuwe grens in de biologie na – de ruimtelijke en tijdelijke plaatsen waar onze cellen wonen.

Waar eerste generatie geneesmiddelen op enkele moleculen richtten, in de loop van de tijd die hun eigen weerstand evolueren, zijn nieuwe hulpmiddelen en technieken nodig om resistente ziekten voor te blijven door zich te richten op de omringende cellulaire ruimte.

Veel van deze verkenning vindt plaats op het oppervlak van onze cellen-het eiwit-gepakte semi-permeabele membranen die fungeren als beschermers en als signaalposten naar andere cellen in het omliggende gebied.

Meer dan 60% van de huidige marktgeneesmiddelen richt zich op onze membraaneiwitten, en dit aantal zal naar verwachting toenemen met behulp van een nieuwe, toegankelijke moleculaire “bibliotheek” ontwikkeld door Yale’s Kallol Gupta, een assistent -professor in de celbiologie aan de School of Medicine.

“Er zijn allerlei eiwitten die samenkomen in het cellulaire membraan, en als we willen begrijpen wat een eiwit doet, hoe het wordt gereguleerd door zijn omgeving, en specifiek hoe het de verspreiding van een ziekte veroorzaakt, moeten we begrijpen wat het omringt,” verklaarde Gupta, wiens laboratorium deel uitmaakt van het nanobiologie -instituut in Yale’s West Campus.

Bij gebrek aan de ruimtelijke nanotechnologie die nodig is om de moleculaire context te begrijpen van hoe membraaneiwitten worden gereguleerd in gezondheid en ziekten, ontwikkelden de wetenschappers een nieuw platform dat toegang biedt tot ongeveer 2.000 membraaneiwitten en een chemisch hulpmiddel om gebieden te onderzoeken die interessante eiwitten omringen.

“We wilden deze belangrijke hulpmiddelen delen om membraaneiwitten te bestuderen en ze overal ter wereld toegankelijk te maken voor onderzoekers”, zegt Caroline Brown, een afgestudeerde student in het Gupta Lab en een co-first auteur van de studie, verschijnen in Natuurmethoden. “Er zijn duizenden eiwitten in ons lichaam, maar naar welke moet je kijken ten opzichte van een specifieke ziekte?”

De nieuwe database zal naar verwachting tijd besparen door elke onderzoeker te helpen eiwitten te vinden die betrekking hebben op een specifiek gezondheidsprobleem.

De wetenschappers die samen met aangrenzende laboratoria op de West-campus samenwerken, gebruikten massaspectrometrie ter plaatse om een ​​klasse van moleculen te onthullen waarvan bekend is dat ze actief zijn in het celmembraan.

Met de vastgestelde “bibliotheek”, wendden de wetenschappers zich tot het ontwikkelen van een nieuw hulpmiddel dat de bredere cellulaire ruimte kon begrijpen.

Meestal gemeten op micronniveau-of enigszins dunner dan een spinnenweb-voor de bibliotheek om gebeurtenissen en associaties te onthullen die eiwitsignalering drijven, resoluties van duizend-voudig hoger zouden nodig zijn.

“Door de chemie van de moleculen te moduleren, konden we de diameter van het interessegebied veranderen om een ​​nieuwe ruimtelijke resolutie te creëren die ons helpt te begrijpen hoe de functie van een eiwit wordt gereguleerd door zijn omgeving,” vervolgde Gupta.

Het resultaat is wat de wetenschappers een programmeerbare chemische “schep” noemen die wordt gebruikt om moleculaire informatie te verzamelen uit een bepaald contextueel gebied op nanoschaal.

Van het technologische monument wordt verwacht dat het meer wetenschappers helpt te begrijpen hoe membraaneiwitten interageren in samenhang met andere eiwitten, die op hun beurt nieuwe doelen van het medicijn onthullen om de ruimtelijke signalen te verstoren die verschillende ziekten aansturen.