Kontrola nad tvarom peptoidov umožní presnejšie podávanie liekov
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 20. 5. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Príroda je plná mimoriadne presných molekulárnych tvarov, ktoré do seba zapadajú ako ruka do rukavice. Napríklad proteíny sa môžu skladať do širokej škály presne definovaných tvarov, ktoré im zabezpečujú ich funkciu. Vedci z PNNL (Pacific Northwest National Laboratory) skúmali, ako tieto tvary ovládať vytvorením materiálov na báze peptoidov inšpirovaných prírodou.
„V závislosti od svojho tvaru sa proteíny môžu spájať s inými proteínmi, aby plnili svoje funkcie, alebo môžu zlyhávať tým, že sa zhlukujú, ako sa to pozoruje pri Alzheimerovej chorobe,“ povedal materiálový vedec Chun-Long Chen. „Pochopenie toho, ako sa zostavujú, a pôvodu ich konkrétneho tvaru by mohlo byť dôležité pre rôzne aplikácie, ako je podávanie liekov, diagnostika a terapia.“
V predchádzajúcich štúdiách Chen a jeho kolegovia z PNNL skúmali, ako tieto tvary ovládať vytvorením materiálov na báze peptoidov inšpirovaných prírodou. Tieto sofistikované molekuly podobné proteínom využívali na navrhovanie látok pre energetické aplikácie, ako je napríklad zber svetla alebo rozklad drevného lignínu. V poslednom desaťročí Chen a jeho tím vyvinuli platformu na vytváranie dizajnérskych funkčných materiálov na báze peptoidov a charakterizáciu ich správania.
„Peptoidy majú potenciál na využitie v rôznych aplikáciách,“ povedal Chen. „Na základe ich zostavených tvarov a ďalších vlastností je možné navrhnúť peptoidy ako látky na podávanie liečiv alebo umelé enzýmy.“
Vedci z PNNL sa spojili s Washingtonskou univerzitou, Chicagskou univerzitou a Technologickým inštitútom v Georgii, aby navrhli zostavy peptoidov s presnými tvarmi. Ich experiment zahŕňa usmerňovanie „rukoväte“ špirály. Špirály môžu byť „ľavotočivé“ alebo „pravotočivé“, v závislosti od smeru, ktorým sa krútia.
„Rukoväť je mimoriadne dôležitá pri navrhovaní špecializovaných molekúl, ako sú lieky,“ povedal Chen. „Pochopenie a ovládanie tejto rukoväte môže poskytnúť poznatky o procesoch, ako je skladanie proteínov, a mohlo by byť cenné pri hľadaní liekov na choroby súvisiace so skladaním proteínov, ako je napríklad Alzheimerova choroba.“
Pri tomto experimente sa Chen a jeho tím rozhodli sledovať špirálové štruktúry podobné vývrtke kvôli ich biologickému významu. V skutočnosti väčšina proteínov obsahuje tieto základné špirálové štruktúry. Predchádzajúce metódy syntézy peptoidov pritom prinášali zmes ľavotočivých a pravotočivých špirál. V prírode musia byť proteíny v špecifickej konformácii, aby mohli plniť svoje funkcie - väčšina z nich je ľavotočivá.
Pomocou kombinácie experimentálnych a výpočtových techník Chen a jeho tím objavili spôsob, ako kontrolovať rukoväť peptoidnej špirály. Podobne ako proteíny, aj peptoidy sú vytvorené zo stavebných blokov podobných aminokyselinám. Každý stavebný blok má rovnaké „chrbticové“ atómy, ktoré tvoria peptoidové väzby, avšak každý jednotlivý článok reťazca sa môže veľmi líšiť. Vedci zistili, že manipuláciou so sekvenciou bočných reťazcov peptoidov môžu kontrolovať tvar špirály.
Na základe predchádzajúcich dvojrozmerných štúdií peptoidných štruktúr sa tímu podarilo úspešne vyvinúť trojrozmernú špirálovú nanoštruktúru. Vedci pritom pozorovali, že začlenenie špeciálnych „funkčných skupín“ atómov do ich peptoidných sekvencií im umožnilo vytvoriť štruktúry so špeciálnymi funkciami, podobne ako pri zostavách bielkovín. Ich práca bola nedávno uverejnená v magazíne Angewandte Chemie.
„Hoci ide o základnú štúdiu, tento výskum nám poskytuje ďalšie poznatky o tom, ako môžeme vytvárať lepšie a presnejšie materiály - podobné tým, ktoré sa nachádzajú v prírode - pre špecifické aplikácie,“ povedal Chen. „Peptoidy majú potenciál na využitie v rôznych aplikáciách. Na základe ich štruktúry a ďalších vlastností je možné navrhnúť peptoidy ako látky na podávanie liečiv alebo umelé systémy na zber svetla.“
Chen a jeho tím dúfajú, že v budúcnosti sa im podarí vytvoriť širokú škálu nanomateriálov na báze peptoidov, ktoré sa budú dať použiť.
