Im Life-Science: Studium Protein Formen hilft gegen HIV

Unser Körper enthält Millionen von Proteinen, die eine Vielzahl von Aufgaben durchführen: Bereitstellung von Sauerstoff zu den Geweben, Verteidigung gegen Infektion, Verdauung der Nahrung und auch die neue Proteine.

Jedes Protein hat eine Form, die hilft, das Molekül seine Arbeit zu tun. Kollagen in unserer Knorpel und Sehnen, zum Beispiel, hat eine drei-Strang, seilartige Struktur, die sie stark macht. Enzyme, Proteine, die chemische Reaktionen zu erleichtern – in der Regel haben eine Tasche, die das Molekül enthält sie handeln. Wenn wir Protein Form verstehen kann, erfahren wir mehr über Proteinfunktion und wie es zu Gesundheit und Krankheit beitragen kann.

Falten in Form

Proteine bestehen aus langen Strings von überall von 50 bis 2.000 Aminosäuren. Diese grundlegenden Bausteine verbinden in einer bestimmten Reihenfolge eines Gens diktiert. Die Kette verdreht und Schnallen und in weniger als einer Sekunde lässt sich in eine dreidimensionale Struktur, mit der das Protein, interagieren mit anderen Molekülen, die Reaktionen auslösen, die unsere Körper laufen.

Aber manchmal etwas schief geht. Wenn es ein Fehler in nur einer Aminosäure, kann das Protein misfold und nicht in der Lage, seine Arbeit zu erledigen sein. Fehlgefaltete Proteine haben bei lebensbedrohlichen Erkrankungen, wie Sichelzellenanämie und Mukoviszidose verwickelt. Wenn wir wollen, Medikamente zu entwickeln, die diese Krankheiten vorzubeugen oder zu behandeln, müssen wir wissen was Proteine aussehen und wie Sie blockieren – oder in einigen Fällen zu steigern – ihre Aktivität.

Protein-Strukturen zu lösen helfen auch die Achillesferse der krankheitsverursachenden Viren oder Bakterien zu lokalisieren. Diese Struktur basierende Ansatz wurde Schlüssel im Kampf gegen HIV/AIDS.

Schmetterlings-Effekt

In den letzten 25 Jahren haben Wissenschaftler gefördert durch die National Institutes of Health der Strukturen von Proteinen, die im Bereich HIV untersucht. Einen Durchbruch im Jahr 1989, als Forscher die Form des HIV-Protease, ein Enzym entdeckt, die hilft, das Virus selbst zu kopieren und weitere Zellen infizieren. Die Forscher zeigten, dass das Protein wie ein Schmetterling aussieht: Es setzt sich aus zwei gleichen Hälften mit einem Center, die das Enzym Job ausführt. Heruntergefahren dieser Website könnte des Virus zu stoppen im Körper zu verbreiten.

Schließlich verwendet andere Forscher dieses Wissen um zu kommen mit einer neuen Klasse von Medikamenten namens Protease-Hemmer, die weit verbreitet sind, blockieren die Wirkung von HIV-Protease. Dadurch halten sie in neue Zellen das Virus verbreiten.

Aber HIV ist ein bewegliches Ziel. Wenn es im Inneren des Körpers wiedergibt, kann es leicht veränderte Versionen seiner selbst churn, die verschiedenen Protease Formen haben können. Dies bedeutet, dass Inhibitor Medikamente nicht mehr funktionieren, so dass das Virus zu vervielfältigen und zu verbreiten. Einige Forscher untersuchen nun neue Generationen von HIV-Protease-Inhibitoren, die diese resistenten Virenstämmen bekämpfen wird.

Bürger-Wissenschaftler

Während Forscher den Großteil der Arbeit tun, sind auch Nichtwissenschaftlern engagieren. Durch ein Projekt namens FightAIDS@Home können Menschen aus der Ferne ihren im Leerlauf Heimcomputern zu Forscher interessiert, HIV-Protein-Strukturen verleihen. Das Projekt ist Teil eines wachsenden Trends distributed computing genannt, die die Macht der Personalcomputer Beantwortung wichtige Fragen über Biologie nutzt. Die typischen Computer im Labor des Wissenschaftlers können nicht alle erforderlichen Berechnungen durchführen – aber ein Netzwerk von Hunderten oder sogar Tausenden von PCs kann.

FightAIDS@Home, die im Jahr 2000 ins Leben gerufen und wird gehostet bei Scripps Research Institute, nutzt die gespendeten Rechenleistung auf Bildschirm HIV Protease Strukturen gegen mögliche Medikamenten-Kandidaten. Bisher haben freiwillige etwa 125.000 Jahren Bearbeitungszeit zur Verfügung gestellt. Dies hat dazu beigetragen, dass die Forscher machen aggressiv und ehrgeizigen Experimente, viele weitere Verbindungen zu untersuchen und bieten sogar einige allgemeine Einblicke in das Wesen von Resistenzen.

Diese strukturelle Arbeit könnte zu neuen HIV/AIDS-Behandlungen, die stärker sind, sind bequemer zu nehmen und weniger Nebenwirkungen haben.

Weitere Informationen:

• FightAIDS@Home
• Modeling@Home: Strukturbiologie und verteiltes Rechnen

Diese im Life Science-Artikel wurde bereitgestellt, um LiveScience in Zusammenarbeit mit dem National Institute of General Medical Sciences, Teil der National Institutes of Health.