Wissenschaftler ermitteln 1.000 Proteinstrukturen von tödlichen Krankheiten

Zusammen arbeiten, Englisch: bio-pro.de/en/region/stern/magazin/...2/index.html Zwei wissenschaftliche Organisationen haben früher als geplant einen wichtigen Meilenstein erreicht: Mit Röntgenkristallographie und Kernspinresonanz zur Untersuchung atomarer Ebene haben sie die Struktur von 1.000 Proteinen aus mehr als 40 Organismen bestimmt, die beim Menschen tödliche Krankheiten auslösen, wie z Lepra, TB, Cholera, Milzbrand, Pest, Salmonellose, Amöbenruhr und Influenza. Das gewonnene Wissen sollte dazu beitragen, die Diagnose von Krankheiten und die Entdeckung neuer Medikamente zu verbessern.
Eine gemeinsame Erklärung, die letzte Woche veröffentlicht wurde, besagt, dass Teams von Wissenschaftlern des Zentrums für strukturelle Genomik von Infektionskrankheiten (CSGID) und des Seattle Structural Genomics Zentrums für Infektionskrankheiten (SSGCID) seit 2007 auf dieses Ziel hinarbeiten. Die Teams umfassen nun insgesamt 200 Wissenschaftler.
Ihre Arbeit wird durch Fünfjahresverträge des Nationalen Instituts für Allergie und Infektionskrankheiten (NIAID) finanziert, das Teil des National Institutes of Health (NIH) in den USA ist.
Dr. Wayne Anderson, Professor für Molekulare Pharmakologie und Biologische Chemie an der School of Medicine der Northwestern University in Chicago, leitet das CSGID, ein internationales Konsortium, das Forschungszentren aus den USA, Großbritannien und Kanada umfasst. Er sagte den Medien, dass:
"Die Bestimmung von Proteinstrukturen kann Forschern helfen, potenzielle Ziele für neue Medikamente, essentielle Enzyme und mögliche Impfstoffkandidaten zu finden."
Leiter des SSGCID ist Dr. Peter J. Myler vom Seattle Biomedical Research Institute (Seattle BioMed) und Global Health Research Professor an der Abteilung für medizinische Ausbildung und Biomedizinische Informatik der Universität von Washington in Seattle. Er sagte:
"Die Bedeutung dieser Arbeit wird durch die über 80 wissenschaftlichen Artikel unterstrichen, die von den beiden Zentren veröffentlicht wurden und die auch neue Methoden vorstellen, die von jedem Zentrum entwickelt wurden."
Die Teams wählten die Proteine ??entsprechend ihrer biomedizinischen Relevanz sowie ihres Potenzials zur Verbesserung der Behandlung und Diagnose aus. Ein Drittel von ihnen waren direkte Anfragen von Forschern, die an Infektionskrankheiten arbeiteten.
Der Prozess beginnt mit der Auswahl der Zielproteine ??mithilfe der Bioinformatik und anschließender Klonierung ihrer Gene in Bakterien, um die Proteine ??zu produzieren, zu reinigen und zu kristallisieren. Danach werden sie in 9 verschiedenen Zentren in den USA und Kanada zur Röntgenbeugung geschickt.
Anderson sagte, dass sie die Grundlagen für die Wirkstoffforschung legen.
Die Arbeit ist besonders wichtig, da immer mehr krankheitsverursachende Bakterien zunehmend gegen aktuelle Medikamente resistent werden. So ist der Superbakterieller MRSA (Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus) gegen Antibiotika wie Penicillin und Cephalosporine resistent.
Das Bakterium, das TB verursacht (Mycobacterium tuberculosis) hat auch multi-medikamentenresistente Stämme (MDR-TB). Dies ist ein wachsendes globales Gesundheitsproblem, das durch die jüngsten Fälle von extensiv arzneimittelresistentem Stamm (XDR-TB) aus Indien ernster geworden ist.
Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und andere globale Organisationen haben wissenschaftliche Gemeinschaften aufgefordert, zusammenzuarbeiten, um neue und bessere Medikamente zur Bekämpfung der Tuberkulose und insbesondere der resistenten Stämme zu finden.
Ein Ansatz besteht darin, die aktuellen Medikamente so zu verändern, dass sie von den Bakterien nicht erkannt werden: das würde die Medikamente wieder leistungsfähig machen. Dazu benötigen die Wissenschaftler mehr Informationen über die dreidimensionale Struktur der Proteine, auf die die Medikamente zielen. Zu sehen, wie die Atome im Raum angeordnet sind und wie sie miteinander interagieren, ist für Forscher wertvoll, die herausfinden wollen, wie die Bakterien Widerstand entwickeln.
Die Teams haben 22 gelöst M. Tuberkulose Proteinstrukturen und weitere 126 Strukturen aus anderen Mycobacterium Spezies. Diese anderen Spezies verursachen Krankheiten wie Lepra, Buruli Ulcer und Lungeninfektionen bei AIDS-Patienten.
Als die beiden Teams im Jahr 2007 ihre erste NIH-Finanzierung erhielten, dachten sie, sie könnten in 5 Jahren 750 Strukturen ermitteln. Doch der verzweifelte Bedarf an Daten hat sie dazu veranlasst, dieses Ziel zu überschreiten und 1.000 zu erreichen.
Ein Grund für ihren Erfolg ist die höhere Geschwindigkeit und Effizienz der Technologie, wie Anderson erklärte:
"Früher dauerte es vier Jahre, um eine Struktur zu bestimmen, jetzt können wir etwa drei pro Woche machen."
Sobald eine Proteinstruktur gelöst ist, legen die Wissenschaftler die Daten in die NIH-gestützte Proteindatenbank, auf die andere Wissenschaftler kostenlos zugreifen können. Die Strukturen sind auch auf den Websites CSGID und SSGCID zugänglich. Wissenschaftler können auf diesen Sites auch Formulare ausfüllen, um neue Proteinziele vorzuschlagen.
Darüber hinaus verteilen die beiden Zentren die Proteinexpressionsklone auch frei über das NIH-finanzierte Biodefense and Emerging Infections Research Resources Repository.
Geschrieben von Catharine Paddock

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