تکنیک جدید برای نقشه برداری اتم ها دری را برای آنتی بیوتیک های جدید بالقوه، داروهای ضد قارچ باز می کند
دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا ریورساید (UCR) تکنیکی را برای حل معمای چند دهه ای در رابطه با ماده شیمیایی موجود در بوقلمون که افراد را خواب آلود می کند، ابداع کرده اند. توانایی جدید آنها برای ترسیم نقشه اتم های دخیل در تولید تریپتوفان، راه را برای داروهای آنتی بیوتیک و ضد قارچ جدید باز می کند.
تریپتوفان علاوه بر عوارض جانبی معروف پس از شکرگزاری، عملکردهای کلیدی را انجام می دهد که بسیاری از مردم از آن بی خبرند. به طور عمده، بلوک ساختمانی برای همه پروتئین ها است. بدون آن، افراد به سختی می‌خوابند، رشد می‌کنند یا غذا را به انرژی تبدیل می‌کنند. این نه تنها برای انسان، بلکه برای سایر موجودات مانند باکتری ها و قارچ ها نیز ضروری است.
درک چگونگی جلوگیری از تولید تریپتوفان توسط ارگانیسم‌های عامل بیماری می‌تواند کلاس کاملاً جدیدی از داروهای درمانی را فعال کند.
سلول‌های بدن ما تریپتوفان نمی‌سازند، ما باید آن را مصرف کنیم. اما باکتری‌ها خودشان را می‌سازند و اگر این فرآیند متوقف شود، می‌میرند.»
او گفت: «بنابراین، اگر ما بتوانیم چیزی بخوریم که آنزیم‌های سازنده تریپتوفان را در بدن آنها خاموش کند، روی سلول‌های ما تأثیری نخواهد گذاشت، اما به طور بالقوه سلول‌های باکتریایی مهاجم را از بین می‌برد.»
بیش از 20 سال است که دانشمندان در مورد یک ماده شیمیایی که آنزیم های تولید کننده تریپتوفان را در سلول ها متوقف می کند، به نام بنزیمیدازول می دانند. اما تا به حال، آنها نتوانسته اند ببینند که چگونه کار می کند. لئونارد مولر، محقق اصلی و رئیس دپارتمان شیمی UCR، و همکارانش تکنیک‌های جدیدی را ابداع کرده‌اند که به آنها اجازه می‌دهد این کار را انجام دهند. این کار در مقاله مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم توضیح داده شده است.
بخشی از مشکل تکنیک های قبلی ناتوانی در دیدن موقعیت اتم های هیدروژن است. هیدروژن نیمی از اتم های یک پروتئین را تشکیل می دهد. بدون دیدن آنها، ایجاد یک تصویر واقعی از فعل و انفعالات شیمیایی، و نحوه قرار گرفتن مولکول ها با هم، غیرممکن بود.
تصور کنید که در حال مرور یک برنامه دوستیابی جدید برای تطبیق درمان با اهداف پروتئینی هستید و فقط می توانید آواتارهای پیکسلی مولکول ها و اهداف آنها را ببینید. مولر گفت: شما اطلاعات کافی برای کشیدن انگشت به راست یا چپ ندارید.
او افزود: «اگر می‌خواهید دارو طراحی کنید، درک اینکه چگونه اتم‌های دیگر چیده شده‌اند مفید است، اما واقعاً باید اتم‌های هیدروژن را نیز ببینید تا بدانید که آیا مطابقت دارد یا خیر».
ابتدا، این تیم از ابزاری شامل اشعه ایکس برای یافتن تمام اتم‌های غیر هیدروژن درگیر استفاده کردند. سپس از مغناطیس هسته‌ای اتم‌ها برای ترسیم ساختار شیمیایی مولکول‌ها از جمله مکان‌های اتم هیدروژن استفاده کردند. در نهایت، آنها از مدل‌سازی کامپیوتری برای قرار دادن تصاویر و کنار هم قرار دادن این دو تکنیک با وضوحی استفاده کردند که هیچ‌کدام به تنهایی نمی‌توانست به آن دست یابد.
Rittik Ghosh، دانشجوی فارغ التحصیل UCR در بیوشیمی و یکی از نویسندگان مطالعه، گفت: “هیچ یک از این تکنیک ها به تنهایی نمی تواند به شما نتیجه دهد، اما در ترکیب، شما واقعاً به تصویر بزرگتری از واکنش شیمیایی نگاه می کنید.”
“برای مدت طولانی ما حدس می زنیم که سایت های فعال در این واکنش چگونه به نظر می رسند. مولر گفت: این یکی از اولین تکنیک هایی است که می تواند شیمی را زنده کند. ما فکر می کنیم که برای طراحی روش های درمانی و همچنین تغییرات شیمیایی صنعتی قدرتمند خواهد بود.
– این بیانیه مطبوعاتی در ابتدا در وب سایت دانشگاه کالیفرنیا – ریورساید منتشر شد