Wissenschaftler entwickeln test providing new pathway zur identifizierung von fettleibigkeit, diabetes drogen


Wissenschaftler entwickeln test providing new pathway zur identifizierung von fettleibigkeit, diabetes drogen

Wissenschaftler am Scripps Forschungsinstitut haben einen neuen molekularen Test entworfen, der Forschern erlaubt, nach möglichen Drogen zu suchen, die auf ein menschliches metabolisches Enzym zielen, das geglaubt wird, um den Appetit zu stimulieren und eine Rolle bei Diabetes zu spielen.

Der neue Test, den die Wissenschaftler einen einfachen Assay nennen, wird es Forschern ermöglichen, hunderte Tausende von Verbindungen für diejenigen zu sehen, die die Wirkung eines Enzyms, das als Ghrelin O-Acyltransferase (GOAT) bekannt ist, blockieren können. Wenn Drogen gefunden werden können, die die Aktion von GOAT sicher unterdrücken, können sie Menschen helfen, die klinische Probleme mit Appetit, Fettleibigkeit und Diabetes haben.

"Bisher gab es keinen einfachen Bildschirm", sagt Kim D. Janda, Ph.D., Professor in den Abteilungen Chemie und Immunologie und Mikrobielle Wissenschaft, Mitglied des Skaggs Institute for Chemical Biology und Direktor von The Wurminstitut für Forschung und Medizin bei Scripps Research.

Janda und Amanda Garner, Ph.D., ein wissenschaftlicher Mitarbeiter in seinem Laboratorium, beschreiben den neuen Ansatz - der sich auch für die Untersuchung anderer Enzyme, die an einer Vielzahl von Krankheiten beteiligt sind, als nützlich erweisen kann - in einem Vorschuss, online Frühe Ausgabe der Zeitschrift Angewandte Chemie .

Ein verlockendes Ziel

Obwohl GOAT erst vor kurzem entdeckt wurde, hatten die Wissenschaftler im Jahr 2008 jahrelang spekuliert, dass es existieren musste. Immerhin war sein Ziel (Ghrelin oder das "G" im Akronym GOAT) seit mehr als einem Jahrzehnt bekannt.

Ghrelin, ein kleines Peptidhormon, das hauptsächlich im Magen produziert wird, signalisiert Hunger, typischerweise vor den Mahlzeiten. Ghrelin wurde mit dem Prader-Willi-Syndrom eine gemeinsame genetische Ursache der Fettleibigkeit bei Kindern verbunden, bei der die Patienten außergewöhnlich hohe Ghrelin-Spiegel haben.

Die Biologie von Ghrelin ist sehr kompliziert. Für Ghrelin, um den Stoffwechsel des Körpers zu beeinflussen, muss er sich vom Magen zum Gehirn bewegen, wo er auf Neuronen wirkt. GOAT fungiert als "Pass" -Kontrollpunktstation für die Bearbeitung von "Pro-Ghrelin".

"Ohne GOATs Modifikation von" Pro-Ghrelin "werden Ghrelins Einstieg in das Gehirn und damit seine medizinischen Implikationen aufgehoben", sagte Janda. "Deshalb hat sich GOAT als vielversprechendes therapeutisches Ziel für Fettleibigkeit und Diabetes begehrt."

Allerdings wurde die Aufgabe, Arzneimittel-ähnliche Verbindungen zu finden, die auf GOAT zielen, durch die Tatsache kompliziert, dass das Enzym schwer zu bearbeiten ist. Als Membran-gebundenes Protein kann GOAT nicht leicht zu Homogenität gereinigt werden und muss in einer fettigen Umgebung suspendiert werden.

Am meisten kritisch wurden jedoch für diese Klasse von Enzymen keine benutzerfreundlichen Hochdurchsatz-Screening-Tests entwickelt. Die derzeitige Assay-Technologie für Zielen, die GOAT ähnlich sind, beruht auf radiomarkingtechniken, die arbeitsintensiv sind und zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen erfordern.

Als Janda und Garner sich bemühten, einen Assay zu entwickeln, um die Aktivitäten von GOAT zu überwachen, zielten sie darauf ab, diese Situation zu ändern.

Einen neuen Ansatz einnehmen

Die Wissenschaftler waren besonders daran interessiert, einen fluoreszenzbasierten Assay für GOAT zu entwickeln. Im Gegensatz zu Radiomarkierungstechniken sind Fluoreszenz-Assays sicher, können leicht in einem Hochdurchsatz-Format durchgeführt werden und benötigen nur eine einfache Lichtquelle.

Bei der Entwicklung ihres neuen Ansatzes wurde das Team von Enzym-Immunoassay-Strategien inspiriert, die in der Biologie, Chemie und Medizin üblich sind, und durch "Klick-Chemie", ein Konzept, das bei Scripps Research entwickelt wurde. Weil die Menge an Ghrelin, die von GOAT modifiziert wurde, Minute ist, verwendeten die Wissenschaftler auch das Prinzip der Multi-Turnover-Signalverstärkung für eine genaue Erkennung.

Am Ende gelang es dem Team, die neue Technologie zu entwerfen und zu kreieren - die sie "katalytischen Assay mit enzymgebundenem Klick-Chemie-Assay" (cat-ELCCA) nennen.

"Diese neue Assay-Technologie ist sowohl hochempfindlich und reproduzierbar", bemerkte Janda, "so dass es ein ausgezeichneter Assay für High-Throughput-Screening."

Janda und Garner entwickeln nun den Assay weiter, so dass Forscher Tausende von Millionen von Verbindungen sofort gegen die Aktivität von GOAT schalten können.

Arbeit für den Angewandten Chemie-Artikel "cat-ELCCA: Eine robuste Methode zur Überwachung der Fettsäure-Acyltransferase-Aktivität von Ghrelin O-Acyltransferase (GOAT)" wurde vom Skaggs-Institut für Chemische Biologie gefördert und von einem Postdoc-Stipendium unterstützt Nationales Gesundheitsinstitut.

Quelle: Scripps Forschungsinstitut

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