Neue Berechnungsmethode verbessert die Stabilität des Wirkstoffziels

02.04.2019 - Russische Föderation

Wissenschaftler des Moskauer Instituts für Physik und Technologie (MIPT), des Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) und der University of Southern California (USC) haben eine neue Berechnungsmethode für das Design von thermisch stabilen G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) entwickelt, die bei der Entwicklung neuer Medikamente eine große Hilfe sind. Die Methode hat sich bereits als nützlich erwiesen, um die Strukturen mehrerer wichtiger menschlicher Rezeptoren zu erhalten. Ein Überblick über die neue Methode wurde in Current Opinion on Structural Biology veröffentlicht.

Rezeptoren sind Moleküle, die Signale erfassen und übertragen und eine Schlüsselrolle bei der Regulierung des menschlichen Körpers spielen. GPCRs gehören zu den bekanntesten menschlichen Proteinfamilien, die an Seh-, Geruchs-, Immun- und Gehirnprozessen beteiligt sind, was sie zu einem wichtigen Wirkstoffziel macht. Damit ein Rezeptor als Ziel dient, müssen die Forscher seine Struktur sehr genau verstehen, so wie ein Schlosser die innere Struktur des Schlosses kennen muss, um einen passenden Schlüssel herzustellen. Die Untersuchung eines Rezeptors, der instabil wird, wenn er sich von der Zellmembran löst, ist eine viel schwierigere Aufgabe, die durch die Berechnungsmethoden weitgehend erleichtert wird, die dabei helfen, die weichen Stellen des Rezeptors und die Veränderungen, die ihn stabiler machen, genau vorherzusagen.

"Die Strukturstudien an GPCRs sind von hohem wissenschaftlichen und praktischem Wert, da diese Proteine das Ziel für 30 bis 40 Prozent der Medikamente sind. Unsere Methode basiert auf mehreren Ansätzen, darunter maschinellem Lernen, molekularem Modellieren und Bioinformatik, die speziell auf GPCRs zugeschnitten sind. Diese Ansätze sind komplementär, was eine effektive Vorhersage kleinstmöglicher Veränderungen ermöglicht, die die Stabilität des Rezeptors verbessern und die Erlangung seiner molekularen Struktur erleichtern", erklärt Professor Petr Popov vom MIPT-Labor für Strukturbiologie der G-Protein gekoppelten Rezeptoren und vom Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering.

Die neue Methode, die am MIPT, Skoltech und USC entwickelt wurde, ermöglichte es Forschern, die Strukturen von vier wichtigen menschlichen Rezeptoren zu erhalten, darunter den Cannabinoidrezeptor, der an der Übertragung von Hirnsignalen und der Schmerzwahrnehmung beteiligt ist, und den Prostaglandinrezeptor, der an entzündlichen Prozessen im menschlichen Körper beteiligt ist.

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