Un primer estudio de su tipo sobre interacciones moleculares realizado por ingenieros biomédicos en la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Minnesota hará que sea más fácil y más eficiente para los científicos desarrollar nuevos medicamentos y otras terapias para enfermedades como el cáncer, el VIHy enfermedades autoinmunes.
El estudio dio como resultado un marco matemático que simula los efectos de los parámetros clave que controlan las interacciones entre las moléculas que tienen múltiples sitios de unión, como es el caso de muchos medicamentos. Los investigadores planean usar este modelo computacional para desarrollar una aplicación basada en la webque otros investigadores pueden usar para acelerar el desarrollo de nuevas terapias para enfermedades.
La investigación se publica en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS.
"El gran avance con este estudio es que generalmente los investigadores utilizan un método experimental de prueba y error en el laboratorio para estudiar este tipo de interacciones moleculares, pero aquí desarrollamos un modelo matemático donde conocemos los parámetros para poder hacer precisospredicciones usando una computadora ", dijo Casim Sarkar, profesor asociado de ingeniería biomédica de la Universidad de Minnesota y autor principal del estudio." Este modelo computacional hará que la investigación sea mucho más eficiente y podría acelerar la creación de nuevas terapias para muchos tipos de enfermedades ".
El equipo de investigación estudió tres parámetros principales de las interacciones moleculares: la fuerza de unión de cada sitio, la rigidez de los enlaces entre los sitios y el tamaño de las matrices de enlaces. Observaron cómo estos tres parámetros se pueden "marcar" o"marcado" para controlar cómo las cadenas de moléculas con dos o tres sitios de unión interactúan entre sí. Luego, el equipo confirmó las predicciones de su modelo en experimentos de laboratorio.
"En un nivel fundamental, muchas enfermedades pueden atribuirse a una molécula que no se une correctamente", dijo Wesley Errington, investigador postdoctoral de ingeniería biomédica de la Universidad de Minnesota y autor principal del estudio. "Al comprender cómo podemos manipular estos diales""que controlan el comportamiento molecular, hemos desarrollado un nuevo lenguaje de programación que se puede utilizar para predecir cómo se unirán las moléculas".
La necesidad de un marco matemático para decodificar este lenguaje de programación se destaca por el hallazgo de los investigadores de que, incluso cuando las cadenas de moléculas interactivas tienen solo tres sitios de unión cada una, hay un total de 78 configuraciones de unión únicas, la mayoría de las cuales no pueden serobservado experimentalmente. Al marcar los parámetros en este nuevo modelo matemático, los investigadores pueden comprender rápidamente cómo se ven afectadas estas diferentes configuraciones de unión y ajustarlas para una amplia gama de aplicaciones biológicas y médicas.
"Creemos que hemos topado con reglas que son fundamentales para todas las moléculas, como proteínas, ADN y medicamentos, y que se pueden ampliar para interacciones más complejas", dijo Errington "Es realmente una firma molecular que podemos usarestudiar y diseñar sistemas moleculares. El cielo es el límite con este enfoque "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Minnesota . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :