莱斯大学的科学家已经招募了广泛使用的癌症治疗系统来控制哺乳动物细胞中的基因表达,这是一项合成生物学的壮举,可能会改变疾病的治疗方式。
化学和生物分子工程师薛雪莉·高(Xue Sherry Gao)的实验室发现了一种方法,可以进一步挖掘蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)的治疗潜力,这些小分子被用作治疗癌症、免疫紊乱、病毒感染和神经退行性疾病的有效工具。
Gao及其合作者重新设计了PROTAC分子基础结构,并表明它可以用于实现化学诱导二聚(CID),这是一种机制,两种蛋白质仅在特定的第三种分子(称为诱导剂)的存在下结合在一起。这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。
高说:“这一点的新颖之处在于,结合这两种机制,我们可以在体内所需的位置和所需的时间内过度诱导基因激活。”。
她说:“小分子可以充当开关,打开和关闭基因表达。”。“时间控制是小分子被生物体代谢的结果。这意味着你可以安排特定基因在一定时间内表达。”。
“就空间控制而言,我们只能将系统运送到需要的器官或身体部位,”高继续说道。“你不需要让药物贯穿全身,产生不必要的有害毒性。”
CID机制是许多生物过程的关键部分,在过去的二十年中,科学家们设计了一系列方法来设计它,以满足医疗、研究甚至制造业的需要。这一发展突显了合成生物学的日益增长的影响,它对生物系统采取工程方法,重新调整其机制以利用新资源。
西罗莫司,原名雷帕霉素。是一种分子的例子,该分子可以作为诱导剂并在体内形成具有多种细胞途径的CID系统。1972年发现于复活节岛的土壤细菌中,该化合物被用作抗肿瘤和免疫抑制剂。最近,研究人员发现它可以干扰激活溶酶体的细胞途径,溶酶体是负责清理受损细胞的细胞器,因此它被吹捧为一种潜在的抗衰老药物。
高说:“CID系统是很有吸引力的工具,因为它们能够精确控制分子间的相互作用,从而激活或抑制生物结果,例如糖尿病患者的胰岛素生成或癌症患者的肿瘤生长。”。
她补充道:“目前只有数量有限的功能和高效的CID系统。”。“我想解决这一未满足的需求。我将PROTAC视为扩大CID工具箱的机会,PROTAC已被用作治疗,效果良好。”
PROTAC通过靶向特定的蛋白质,如肿瘤中发现的蛋白质,使其解体而起作用。分子的一侧与靶向有害蛋白结合,另一侧标记启动蛋白降解的特定酶,第三种元素将两侧连接在一起。
“你可以把这种机制想象成类似于智能导弹,依靠传感器来追踪目标,”高说。“这个词汇在这个意义上也很有启发性,因为你想要破坏的蛋白质被称为‘目标蛋白质’,而PROTAC系统中与目标蛋白质结合的部分被称为“弹头”。我们劫持这个系统来控制基因表达。”
与其他药物相比,PROTAC的优势在于它们可以小剂量有效,不会导致耐药性的发展。有1600多个PROTAC小分子被批准用于癌症治疗,作用于100多个人类蛋白靶点。
高说:“PROTACs非常有效,对致癌蛋白具有很强的特异性,致癌蛋白是由某些活化或失调基因编码的蛋白,有可能导致癌症。”。“我们希望利用这种效率和精度,并以一种新的方式发挥作用。我们将PROTAC从蛋白质降解系统重新设计为基因激活系统。
“最终,我希望这将在治疗真正的疾病方面证明有用,”她继续说道。“调节基因在体内何时何地激活的能力有助于解决广泛的医学问题。我这个项目的主要目标是建立一个小分子控制的基因表达系统,包括CRISPR基因组编辑器。”
化学和生物分子工程师薛雪莉·高(Xue Sherry Gao)的实验室发现了一种方法,可以进一步挖掘蛋白水解靶向嵌合体(PROTACs)的治疗潜力,这些小分子被用作治疗癌症、免疫紊乱、病毒感染和神经退行性疾病的有效工具。
Gao及其合作者重新设计了PROTAC分子基础结构,并表明它可以用于实现化学诱导二聚(CID),这是一种机制,两种蛋白质仅在特定的第三种分子(称为诱导剂)的存在下结合在一起。这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。
高说:“这一点的新颖之处在于,结合这两种机制,我们可以在体内所需的位置和所需的时间内过度诱导基因激活。”。
她说:“小分子可以充当开关,打开和关闭基因表达。”。“时间控制是小分子被生物体代谢的结果。这意味着你可以安排特定基因在一定时间内表达。”。
“就空间控制而言,我们只能将系统运送到需要的器官或身体部位,”高继续说道。“你不需要让药物贯穿全身,产生不必要的有害毒性。”
CID机制是许多生物过程的关键部分,在过去的二十年中,科学家们设计了一系列方法来设计它,以满足医疗、研究甚至制造业的需要。这一发展突显了合成生物学的日益增长的影响,它对生物系统采取工程方法,重新调整其机制以利用新资源。
西罗莫司,原名雷帕霉素。是一种分子的例子,该分子可以作为诱导剂并在体内形成具有多种细胞途径的CID系统。1972年发现于复活节岛的土壤细菌中,该化合物被用作抗肿瘤和免疫抑制剂。最近,研究人员发现它可以干扰激活溶酶体的细胞途径,溶酶体是负责清理受损细胞的细胞器,因此它被吹捧为一种潜在的抗衰老药物。
高说:“CID系统是很有吸引力的工具,因为它们能够精确控制分子间的相互作用,从而激活或抑制生物结果,例如糖尿病患者的胰岛素生成或癌症患者的肿瘤生长。”。
她补充道:“目前只有数量有限的功能和高效的CID系统。”。“我想解决这一未满足的需求。我将PROTAC视为扩大CID工具箱的机会,PROTAC已被用作治疗,效果良好。”
PROTAC通过靶向特定的蛋白质,如肿瘤中发现的蛋白质,使其解体而起作用。分子的一侧与靶向有害蛋白结合,另一侧标记启动蛋白降解的特定酶,第三种元素将两侧连接在一起。
“你可以把这种机制想象成类似于智能导弹,依靠传感器来追踪目标,”高说。“这个词汇在这个意义上也很有启发性,因为你想要破坏的蛋白质被称为‘目标蛋白质’,而PROTAC系统中与目标蛋白质结合的部分被称为“弹头”。我们劫持这个系统来控制基因表达。”
与其他药物相比,PROTAC的优势在于它们可以小剂量有效,不会导致耐药性的发展。有1600多个PROTAC小分子被批准用于癌症治疗,作用于100多个人类蛋白靶点。
高说:“PROTACs非常有效,对致癌蛋白具有很强的特异性,致癌蛋白是由某些活化或失调基因编码的蛋白,有可能导致癌症。”。“我们希望利用这种效率和精度,并以一种新的方式发挥作用。我们将PROTAC从蛋白质降解系统重新设计为基因激活系统。
“最终,我希望这将在治疗真正的疾病方面证明有用,”她继续说道。“调节基因在体内何时何地激活的能力有助于解决广泛的医学问题。我这个项目的主要目标是建立一个小分子控制的基因表达系统,包括CRISPR基因组编辑器。”。