Struttura chimica del pirofosfato di tiamina e struttura proteica della transchetolasi. Cofattore pirofosfato di tiamina in giallo e substrato di xilulosio 5-fosfato in nero. Credito:Thomas Shafee/Wikipedia
I ricercatori della McGill University hanno inventato una nuova tecnica per misurare la velocità con cui i farmaci interagiscono con i loro bersagli molecolari. La scoperta fornisce agli scienziati un nuovo modo per indagare sull'efficacia di farmaci candidati che altrimenti sarebbero stati trascurati.
Il nuovo metodo è incentrato sul principio dell'inibizione enzimatica. Innumerevoli farmaci, che vanno dagli antibiotici ai farmaci chemioterapici, agiscono bloccando l'azione degli enzimi, e la ricerca di nuove sostanze che inibiscono gli enzimi rimane uno dei principali obiettivi dello sviluppo di farmaci.
In un articolo pubblicato su Comunicazioni sulla natura , il team McGill, guidato dai professori di chimica Nicolas Moitessier e Anthony Mittermaier, dimostrare l'uso della calorimetria isotermica di titolazione (ITC) per misurare il calore generato dall'attività enzimatica e quindi le velocità con cui le sostanze inibitorie bloccano tale attività.
"Una differenza fondamentale tra l'ITC e altri metodi è che l'ITC misura direttamente la velocità di reazione, " spiega Mittermaier.
I metodi esistenti per misurare l'attività enzimatica considerano tale attività indirettamente, misurando le variazioni di concentrazione causate dalla catalisi enzimatica in funzione del tempo. Queste misurazioni spesso dipendono da reagenti speciali che cambiano colore o fluorescenza quando agiscono sull'enzima, e richiedono lo sviluppo di un test unico per ciascun enzima studiato.
Poiché l'ITC misura la produzione di calore, una caratteristica quasi universale delle reazioni chimiche, può essere applicato a qualsiasi enzima.
"ITC è il più vicino possibile a un test enzimatico universale, "dice Mittermaier.
Oltre alla sua generalità, il metodo ITC fornisce una lettura diretta dell'attività enzimatica perché rileva il flusso di calore in tempo reale. Fornendo una finestra diretta sulla reazione, L'ITC offre ai ricercatori una migliore comprensione dei meccanismi attraverso i quali procede l'inibizione enzimatica. Di solito è molto impegnativo, e a volte quasi impossibile, per ottenere queste informazioni da saggi convenzionali.
La natura in tempo reale dell'ITC è particolarmente promettente per i ricercatori che studiano gli inibitori covalenti. Queste molecole fortemente leganti hanno un potenziale come farmaci a lunga durata d'azione, ma in precedenza erano cadute in disgrazia nello sviluppo di farmaci a causa di problemi di tossicità. Le informazioni che ITC offre sulla relazione tra la struttura molecolare di un inibitore e il modo in cui reagisce con il suo bersaglio sosterrà un rinnovato interesse per gli inibitori covalenti e faciliterà il lavoro per svilupparli in farmaci altamente efficaci e sicuri.