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巴斯大学的科学家以大自然为灵感,开发了一种新工具,帮助研究人员以更清洁、更环保、更便宜的方式开发新的药物治疗方法。
药物治疗通常通过与疾病相关的蛋白质结合并阻断其活性来发挥作用,从而减轻症状或治疗疾病。
制药行业现在不是使用不太适合阻断蛋白质之间相互作用的传统小分子作为药物,而是研究使用被称为“肽”的小蛋白质制造药物的潜力,其作用方式类似。
然而,肽和蛋白质通常不能制成很好的药物,因为它们的3D结构可能会解开,对高温敏感,并且很难进入人体细胞,而人体细胞中存在许多令人兴奋但具有挑战性的药物靶点。
现在,巴斯大学的科学家们已经开发出一种方法来解决这个问题;通常,蛋白质和肽链有一个起点和终点——通过将这些松散的末端连接在一起,可以产生非常刚性的“环状”蛋白质和肽,从而提高热稳定性和化学稳定性,并使它们更容易进入细胞。
他们从Oldenlandiaaffinis(一种生长在热带地区的紫色小花)中提取了一种名为OaAEP1的酶,并对其进行了修饰,然后将其转移到细菌细胞中。这些细菌培养物经过培养可以大量生产蛋白质,同时一步即可将末端连接起来。
植物可以自然地完成这个过程,但速度慢且产量低。或者,可以通过分离酶然后在试管中混合多种试剂来化学完成环化,但这需要多个步骤并使用有毒的溶剂化学品。
将整个过程放入细菌系统中可以提高产量,使用更可持续、生物友好的试剂,并且需要更少的步骤。因此,它更简单、更便宜。
为了演示这种方法,科学家们将他们的细菌OaAEP1技术应用于一种名为DHFR的蛋白质,并发现将其头部和尾部连接在一起使其更能抵抗温度变化,同时仍保留其正常功能。
巴斯大学生命科学系的乔迪·梅森教授说:“蛋白质和肽通常对热非常敏感,但环化使它们更加坚固。”
“Oldenlandia植物自然会产生环状蛋白,作为阻止掠食者的防御机制的一部分。”
“因此,我们通过修改OaAEP1并将其与现有的细菌蛋白质生产技术相结合,利用了这种花的超能力,创造了一种真正强大的工具,将有助于药物发现行业。”
巴斯大学生命科学系的研究员SimonTang博士说:“蛋白质和肽作为候选药物非常有前景,但开发新治疗方法的一个重大瓶颈是生产足够的物质来达到患者无需承担天文数字的费用。”
“我们的新工艺让细菌完成所有工作,结果是它也更清洁、更环保,而且因为步骤更少,所以操作起来更简单。”
“我们对此的潜在应用感到非常兴奋,不仅适用于制药行业,还适用于食品行业、洗涤剂行业、生物技术和生物能源生产等其他行业。”
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