资源：鲁尔大学波鸿分校

概要：

利用红外传感器，生物物理学家成功地快速，轻松地分析了哪些活性剂会影响蛋白质的结构以及这种效应持续多长时间。研究人员对蛋白质支架结构的变化进行了时间分辨测量，这些变化是由活性剂引发的。他们的方法可能有助于快速有针对性地开发副作用小的药物。

使用红外传感器，Ruhr-UniversitätBochum（RUB）的生物物理学家成功地快速，轻松地分析哪些活性剂会影响蛋白质的结构以及这种效应持续多长时间。因此，Klaus Gerwert博士和JörnGüldenhaupt博士对蛋白质支架结构的变化进行了时间分辨测量，这些变化由活性剂引发。他们的方法有朝一日可能会以快速有针对性的方式帮助开发副作用小的药物。该团队于2018年5月17日在Angewandte Chemie期刊上发表了一份关于他们研究的报告，该报告是在欧盟资助的项目创新药物倡议的框架下，在药物发现动力学项目（K4DD）中进行的。

活性剂可以改变靶蛋白的结构

许多药物的功效是基于它们通过抑制特定蛋白质的活性来操纵细胞代谢的事实。为此，药物分子必须与相应的靶蛋白结合，而活性剂通常沉淀在蛋白质的功能区室中，蛋白质通常像小袋一样中空。

在一些活性剂的情况下，与靶蛋白的结合另外改变蛋白质表面的结构。在所谓的构象变化之后，可以获得新的表面区域和结合袋，并且可以进一步调整活性剂以匹配它们。该方法通常导致活性剂的更好选择性，从而减少副作用。

新方法有助于快速测量

“迄今为止，使用耗时且材料密集的方法分析了活性剂影响其靶蛋白结构的方式，这种方法可能提供非常详细的空间信息，但直到数周甚至数月之后才会产生结果， “JörnGüldenhaupt解释说。

该方法由波鸿的研究人员开发，可在几分钟内提供有关结构变化的信息，甚至可以缩小结构变化的类型。传感器基于可透过红外光的晶体。蛋白质在其表面结合。通过晶体记录红外光谱，同时用含或不含任何活性剂的溶液冲洗表面。传感器检测蛋白质对结构敏感的光谱区域的变化，即所谓的酰胺区域，其是蛋白质支架的特征。如果发生任何变化，很明显活性剂改变了蛋白质的形状。

例如：热休克蛋白

该团队与Merck公司合作，通过分析两种不同活性剂组对热休克蛋白HSP90的影响，证明了该方法的可靠性。它是一种折叠助手，可帮助细胞中新生成的蛋白质形成正确的三维结构。由于它们极其活跃的新陈代谢，肿瘤细胞非常迫切需要它。抑制HSP90的活性剂构成了开发阻止肿瘤生长的药物的方法。

结合期决定了服用药物的频率

药物分子与靶蛋白脱离的速率对应于药物在体内的功效期。具有高复杂寿命的活性剂长时间与靶蛋白结合，因此长时间保持有效。例如，含有这种活性剂的片剂必须每天服用一次，并且通常具有较少的副作用。 “由于我们的传感器充当流动系统，我们可以在结合后冲洗目标蛋白质上的活性剂，从而测量效果如何随时间变化，”Klaus Gerwert解释说。

资金

红外传感器的研究是在欧盟药物发现动力学项目（IMI Grant Number：115366）的保护下进行的。在项目过程中，由13个大学团体和7个欧洲七家制药公司组成的联盟分析了活性剂与靶蛋白之间相互作用的时间因素的重要性，特别是其复杂的寿命。