A caccia di molecole. (Sinistra) Immagine di microscopia a forza atomica della superficie modificata dal precursore della serotonina con nanovescicole contenenti recettore della serotonina catturate. (Destra) Illustrazione delle strutture molecolari della chimica di superficie e delle relative differenze dimensionali tra l'"esca" (5-idrossitriptofano) ei recettori della serotonina associati alla membrana catturati selettivamente da queste superfici.
(PhysOrg.com) -- La nuova tecnica, in cui le molecole vengono utilizzate come esca per catturare e studiare grandi biomolecole, potrebbe portare a una nuova generazione di farmaci psichiatrici.
I ricercatori dell'UCLA ei loro collaboratori hanno sviluppato un metodo che potrebbe aprire la porta a indagini sulla funzione di metà di tutte le proteine nel corpo umano.
Il team di ricerca ha dimostrato il controllo su nanoscala sulle molecole, consentendo lo studio preciso delle interazioni tra proteine e piccole molecole. La loro nuova tecnica, in cui le molecole vengono utilizzate come esca per catturare e studiare grandi biomolecole, potrebbe portare a una nuova generazione di farmaci psichiatrici.
In un articolo pubblicato il mese scorso sulla rivista ACS Neuroscienze Chimiche , un team interdisciplinare di ricercatori dell'UCLA e della Pennsylvania State University (PSU) riferisce sulla loro indagine sulle interazioni tra grandi biomolecole, che includono DNA e proteine, e piccole molecole, che includono ormoni e neurotrasmettitori come la serotonina.
Il gruppo di ricerca, guidato da Anne Andrews, professore di psichiatria e ricercatore sia presso il Semel Institute for Neuroscience and Human Behaviour presso l'UCLA che presso il California NanoSystems Institute (CNSI) dell'UCLA, sta studiando queste interazioni per identificare una nuova generazione di bersagli, o molecole chiave che corrispondono a malattie o condizioni specifiche.
Le interazioni tra grandi biomolecole e piccole molecole sono onnipresenti in natura; sono il metodo per la comunicazione all'interno e tra le cellule. Ma queste interazioni si sono rivelate difficili da isolare in un ambiente di laboratorio. Una maggiore comprensione di queste interazioni è vitale per lo sviluppo di nuovi farmaci per i disturbi psichiatrici, dicono i ricercatori.
"Attualmente, si sa poco su quali obiettivi si applicano a malattie specifiche, " Andrews ha detto. "Le aziende farmaceutiche sono molto brave a progettare farmaci una volta che hanno un obiettivo da perseguire; il mio gruppo sta lavorando per fornire loro degli obiettivi".
Fino a questo punto, lo sviluppo di farmaci per disturbi psichiatrici come la depressione è stato un processo per tentativi ed errori in cui le aziende farmaceutiche perfezionano nuovi farmaci sulla base di alcuni farmaci esistenti che sono stati scoperti accidentalmente. Andrews ha detto che spera che la ricerca del suo team porterà a trattamenti più efficaci, perché gli attuali farmaci per la depressione funzionano solo dal 30 al 50 percento della popolazione.
Il controllo su nanoscala è la chiave dei risultati del team UCLA-Penn State. La loro scoperta capitalizza il lavoro del gruppo di ricerca del coautore Paul Weiss sulla creazione di modelli di monostrati autoassemblati (SAM), singoli strati di molecole che si orientano su superfici piane. Weiss, un illustre professore di chimica e biochimica che detiene la cattedra Fred Kavli dell'UCLA in Scienze dei nanosistemi, e altri hanno scoperto che i SAM in realtà non formano superfici perfette. Contengono difetti, che a sua volta può essere utilizzato per isolare singole molecole.
"Attualmente siamo in grado di distanziare i difetti su una superficie. Usiamo quindi questi difetti per controllare il posizionamento e l'ambiente delle singole molecole funzionali, " disse Weiss, che è anche direttore del CNSI.
Anche il distanziamento è importante perché il team UCLA-Penn State ha messo serotonina, una piccola molecola, nei difetti per fungere da esca per catturare e studiare grandi molecole. Se i difetti non sono molto distanziati, non c'è abbastanza spazio tra le molecole di serotonina perché ciascuna catturi una grande molecola.
Le interazioni tra grandi biomolecole e piccole molecole si sono dimostrate notoriamente difficili da studiare utilizzando i metodi precedenti. Quando la canna da pesca SAM innescata con la serotonina cattura una grossa molecola, il team di ricerca è in grado di studiare le interazioni in modo da replicare le interazioni naturali delle molecole.
