Forscher entwickeln Moleküle, die Enzyme bei Infektionskrankheiten hemmen.

Eine multidisziplinäre Studie der Computer Biochemistry Research Group der Universitat Jaume I (UJI) und Mitarbeiter haben kleine Moleküle entwickelt, die in der Lage sind, sich mit Enzymen bei Infektionskrankheiten zu verbinden und deren Aktivität zu hemmen. Die Ergebnisse dieser Arbeit, die gemeinsam mit der Simon Fraser University of Saint Andrews entwickelt wurden, wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Die Forschung hat gezeigt, wie neue Moleküle, ähnlich wie Kohlenhydrate, aber kleiner, mit den Enzymen, die für ihren Abbau verantwortlich sind, den Glukosidasen, binden. „Wir haben neue Moleküle synthetisiert, ihre hemmende Wirkung neu gemessen, Strukturen durch Röntgenbeugung erhalten und dann Computersimulationen am gesamten Prozess durchgeführt“, erklärt der Leiter der Arbeitsgruppe Computerbiochemie, Vicent Moliner. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass diese neuen Moleküle die Aktivität dieser spezifischen Art von Glykosidenzymen hemmen können.

Moliner, Professor für Physikalische Chemie am UJI, ist der Ansicht, dass diese Studie „den ersten Schritt zur Entwicklung neuer Medikamente darstellen kann“, da Glykoside nicht nur essentielle Enzyme für die Verdauung von Kohlenhydraten sind, sondern auch Schlüsselpersonen bei Infektionen durch Krankheitserreger, bei der antibakteriellen Abwehr und vielen anderen lebenswichtigen Zellprozessen.

Die durch Computersimulationen gewonnenen Daten stimmen mit den experimentellen Daten ihrer Kollegen in Kanada und Großbritannien überein und ermöglichen es zu erklären, wie sich diese Inhibitoren mit dem Enzym verbinden. „Die Studie hat es ermöglicht, auf molekularer Ebene zu beschreiben, wie man die Aktivität einer wichtigen Art von Enzymen, den Glykosiden, hemmt. Die Art der Verbindung zwischen diesen Molekülen und dem Enzym ist sehr stark, so dass sie der Samen für neue Medikamente sein können“, sagt Moliner.

Experimentelle und theoretische Zusammenarbeit

„Die Zusammenarbeit zwischen experimentellen und theoretischen Gruppen ist, wie die Schwedische Akademie der Wissenschaften kürzlich bei der Verleihung des Nobelpreises hervorhob, die Säule für die Entwicklung des Wissens. Darüber hinaus ist es für die Forscher selbst von entscheidender Bedeutung, da es ihnen ermöglicht, die Teile des Puzzles zu verbinden, die die vielen Ergebnisse aus verschiedenen Labors sind“, fügt der Forscher der gleichen UJI-Gruppe, Katarzyna Świderek, hinzu.

Vicent Moliner ist Professor für Physikalische Chemie an der Universitat Jaume I und leitender Forscher der Computer Biochemistry Group. Doctor Katarzyna Świderek ist ein Forscher in der gleichen Gruppe mit einem Juan de la Cierva-Auftrag, der vom Department of Science, Innovation and Universities vergeben wird. Die Gruppe entwickelt und wendet theoretische Methoden zur Untersuchung biologischer Prozesse durch Simulationen mit Hochleistungsrechnern an. Vor kurzem hat diese UJI-Gruppe gezeigt, wie Enzyme in Systemen funktionieren, die mit degenerativen Prozessen wie der Alzheimer-Krankheit zusammenhängen.

Mehr Informationen:
Weiwu Ren et al. Aufklärung des Mechanismus zur kovalenten Hemmung von Glykosidhydrolasen durch Carbasugars auf atomarer Ebene, Nature Communications (2018). DOI: 10.1038/s41467-018-05702-7

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