Thiết kế các peptide có thời gian sống dài để tạo ra các loại thuốc hiệu quả
Các peptide đến và các peptide đi, thi thoảng quá trình này diễn ra rất nhanh. Các dây amino acid đó – các khối cơ bản của sự sống – đều được các nhà nghiên cứu quan tâm bởi chúng có tiềm năng điều trị mọi bệnh từ đột quỵ đến lây nhiễm, hoặc là thuốc hoặc là chất mang thuốc. Đó là khi thời gian chúng tồn tại đủ lâu để thực hiện công việc của mình.
“Các peptide đều là những hợp chất quyền lực cho ngành dược phẩm, bởi vì chúng chỉ là những mảnh protein tự nhiên mà cơ thể chúng ta có thể ghi nhận”, theo trợ lý giáo sư kỹ thuật hóa học Rachel Letteri của trường đại học Virginia. “Nhưng một giới hạn là chúng thường có xu hướng bị phá vỡ nhanh chóng, vì vậy chúng ta cần xác lập được cách làm thế nào để chúng bền thêm”.
Phòng thí nghiệm mà Letteri tham gia, do cố vấn của cô là Vincent Gray dẫn dắt, đã triển khai một cách tiếp cận khác để vượt qua vấn đề thời gian sống bằng việc thiết kế các hình ảnh gương của các peptide tự nhiên mà người ta vẫn gọi là các cuộn xoắn.
Họ đã miêu tả kỹ thành công của mình trong bài báo xuất bản trên Biomacromolecules.
Các cuộn xoắn là nhân tố thiết yếu
Các cuộn xoắn, các peptide hình xoắn ốc như những dải băng cuộn xoắn với nhau, được hình thành ở gần 10% số protein trong nhiều sinh vật. Chúng đóng các vai trò thiết yếu trong sự chuẩn bị các protein để thực hiện các nhiệm vụ của mình, một phần bằng cách tập hợp nhiều bản sao của các protein.
“Điều đó xảy ra khi từng xoắn ốc trong một protein ghi nhận độ khớp của chúng và liên kết theo một cách cụ thể, hình thành cuộn xoắn”, Letteri nói. “Nó giống như những miếng ghép được ghép vừa khí với nhau. Sự liên kết này tối quan trọng với các protein để hoạt động như chúng được lập trình”.
Các protein giúp xây dựng và sửa chữa cơ thể, oxy hóa máu, điều phối sự tiêu hóa và thực hiện vai trò chủ trò của nhiều chức năng khác.
Sự các đặc điểm liên kết của các cuộn xoắn khiến cho chúng được coi như các thành phần mơ ước của ngành dược phẩm, bao gồm vật liệu sinh học cho tái tạo mô. Giống như các peptide tự nhiên khác, chúng lại bị phẫn ra một cách nhanh chóng.
Các gương xoắn gốc mở rộng vòng đời peptide
Nghiên cứu trước đây đã chứng tỏ việc gắn các peptid tự nhiên với các hình ảnh gương của chúng dẫn đến việc liên kết và độ bền tuyệt hảo. Gray và Letteri tự hỏi chiến lược này có hoạt động tương tự với các cuộn xoắn hay không. Nhóm nghiên cứu có thể thiết kế các cuộn xoắn gương, với sự hứa hẹn về khả năng làm thuốc của chúng, để cải thiện năng lực liên kết đặc biệt của chúng và sự tồn tại đủ dài cho khả năng làm thuốc?
Gray và Letteri tìm thấy là so với các tổ hợp cuộn xoắn tự nhiên trong đó hai chuỗi xoắn gốc cùng hướng, các cuộn xoắn chỉnh sửa – với hai chuỗi xoắn ốc theo các hướng ngược nhau – thậm chí còn chứng tỏ khả năng liên kết mạnh hơn và có thời gian sống lâu hơn trong các môi trường sinh học.
Tại sao chúng có thể vận hành? Các peptide hình ảnh gương cải thiện độ bền bởi chúng không ảnh hưởng đến các enzyme mà gia tốc sự phá vỡ hóa học của các peptide tự nhiên. Tuy nhiên, các hình ảnh gương có thể được thiết kế để đến được các peptide tự nhiên và liên kết chặt chẽ theo các cách cụ thể do sự đối lập về hình dạng nhưng bổ sung cho nhau của chúng – giống như sự khắng khít của các ngón tay trái và tay phải của bạn.
Trong khi nhóm nghiên cứu chứng minh được một cách thành công khái niệm này, nhóm nghiên cứu vẫn còn đường dài phải đi, Letteri nói.
“Các nhà nghiên cứu chỉ bắt đầu để hiểu cách các peptide được chỉnh sửa để thúc đẩy các tương tác cụ thể giữa các peptide và các hình ảnh gương của chúng”, cô nói. “Chúng tôi hi vọng những tương tác cụ thể, có thời gian tồn tại lâu giữa các peptide hình ảnh gương sẽ dẫn đến các công cụ thiết kế mới cho những liệu pháp điều trị thế hệ mới và các vật liệu sinh học mới”.
Tô Vân dịch từ University of Virginia
