Molti farmaci agiscono inibendo gli enzimi proteici associati a una particolare malattia. Sfortunatamente, gli stessi farmaci possono inibire enzimi proteici non correlati alla malattia, con conseguenti effetti collaterali dannosi. Una potenziale soluzione è identificare meglio le caratteristiche strutturali che determinano la funzione di un enzima proteico.
Ora, un team guidato da un biologo computazionale presso l'Università del Maryland School of Medicine (UMSOM) ha sviluppato una suite di programmi per computer che analizzano i dati sulla struttura e il sequenziamento genomico per identificare le caratteristiche che distinguono un enzima da enzimi simili. Questa ricerca ha il potenziale per accelerare significativamente la scoperta di farmaci, permettendo agli scienziati di sviluppare farmaci più efficaci, più velocemente.
"Questo nuovo approccio consente di analizzare le proteine a un livello molto più profondo, livello più specifico, " dice Andrew F. Neuwald, dottorato di ricerca, Professore di Biochimica e Biologia Molecolare, uno scienziato senior presso l'Institute for Genome Sciences (IGS) presso UMSOM, e l'autore principale del documento che descrive il nuovo metodo. "Questo metodo fornisce indizi sulla sequenza e sulle caratteristiche strutturali responsabili della funzione biologica specifica di una proteina".
Il documento è stato pubblicato questa settimana sulla rivista eLife . Il Dr. Neuwald ha collaborato al lavoro con L. Aravind, dottorato di ricerca, e Stephen F. Altschul, dottorato di ricerca, due ricercatori senior presso il National Center for Biotechnology Information presso il National Institutes of Health.
Nella carta, i ricercatori hanno utilizzato questo approccio per identificare le caratteristiche chiave di vari enzimi:N-acetiltransferasi, P-loop GTPasi, RNA elicasi, sinaptojanin-superfamiglia fosfatasi e nucleasi, e timina/uracile DNA glicosilasi. I risultati hanno rivelato caratteristiche strutturali sorprendenti e precedentemente trascurate, probabilmente associate alla funzione di ciascuna proteina. Questo ha il potenziale per condurre i ricercatori a nuovi modi di progettare farmaci che hanno meno effetti indesiderati, effetti collaterali dannosi.
I due programmi principali sono BPPS (partizionamento bayesiano con selezione del pattern), e SIPRIS (significato dedotto dei residui di pattern strutturalmente interagenti). I programmi e il codice sorgente sono disponibili gratuitamente e richiedono solo una minima conoscenza di Linux, rendendo così questo approccio ampiamente accessibile ad altri ricercatori. Questo approccio sarà utile anche per l'ingegneria delle proteine e per comprendere le basi molecolari di molte malattie umane.
Ciascuno dei tre ricercatori ha apportato qualcosa di diverso al lavoro. Dottor Neuwald, che da anni si occupa di analisi proteica, ha un background variegato, con esperienza in biologia molecolare, informatica e statistica bayesiana. Il Dr. Aravind è un noto biologo computazionale con un'ampia conoscenza della struttura e della funzione delle proteine. Dott. Altschul, la cui formazione formale è in matematica, è stato il primo autore di due importanti pubblicazioni che descrivono i popolari programmi di ricerca in database di sequenze BLAST e PSI-BLAST.
