Kürzlich las ich über die Entdeckung von Medikamenten.
Soweit ich weiß, gibt es derzeit 2 Quellen für die Erstellung neuer Verbindungen durch:
Screening aus natürlichen Quellen.
Synthetisieren durch Hinzufügen/Entfernen/Ersetzen der funktionellen Gruppen einer bekannten Verbindung unter Verwendung chemischer Prozesse.
Andererseits ist molekulares Pharming der Prozess der Herstellung von Arzneimitteln durch Integration der arzneimittelkodierenden Gene in das Genom von Bakterien (typischerweise E. coli).
Ich kam auf die Idee, dass wir, wenn wir Mutationen in diesen arzneimittelproduzierenden Kolonien erzeugen, beispielsweise durch UV-Licht, schließlich zufällig einige neue Verbindungen erhalten können, sobald die Mutationen in der arzneimittelkodierenden Region oder verwandten Genen auftreten.
Ich will in den bisherigen Studien nach denen suchen, die schon auf diese Idee gekommen sind, ich habe es mit mehreren Stichwörtern versucht und leider ohne Erfolg.
Ich möchte fragen, ob diese Idee praktisch möglich ist? Wie hoch ist die Chance, neue Verbindungen zu haben, im Vergleich zum Screening natürlicher Quellen und chemischer Synthesen? Und wenn jemand diese Studie bereits durchgeführt hat, können Sie mir bitte einige Referenzen zu diesem Thema geben?
Ich würde sagen, das ist möglich, aber nicht wirklich praktikabel. Das Mutieren von Genen durch UV-Licht ist nicht so schwer, nur das Screening nach (neuen) Verbindungen macht es schwierig. Sie wären wahrscheinlich besser darin, Vielfalt mit etablierten chemischen Methoden zu schaffen.
Normalerweise wird die UV-Mutagenese für ganze Organismen durchgeführt, aber einige Leute haben dies wahrscheinlich auch für einzelne Gene versucht (obwohl sie das gesamte Genom getroffen hätten). Dies ist der einfache Teil; Sie könnten mit sehr wenig Arbeit eine enorme Vielfalt erreichen. Obwohl Mutationen, die enzymatische Produkte verändern, wahrscheinlich viel seltener sind als Mutationen, die die Substratspezifität oder Produktchiralität verändern, finden Menschen diese Mutationen (Beispiel von oben: p450-Hydroxylierungsmuster, obwohl sie wahrscheinlich gezielte Mutagenese verwendet haben).
Es ist auch nicht sehr schwierig festzustellen, ob eine bestimmte Verbindung von einem Organismus produziert wird. Sie brechen alle Zellen auf, geben die Lösung auf eine Säule und prüfen mit Ihrer bevorzugten Analysemethode, ob Ihre Verbindung darin enthalten ist oder nicht. Die Suche nach neuen Verbindungen ist viel schwieriger. Sie benötigen bessere Analysemethoden wie MS/MS, da Sie keine Analysestandards haben und das angepasste Molekül möglicherweise nicht einmal mit der Analysemethode nachweisbar ist, die Sie für das Ausgangsmolekül verwendet haben. Wir sind sehr gut darin, Nadeln in Heuhaufen zu erkennen, aber festzustellen, ob sich eine Nadel, ein Stock oder vielleicht ein Stück Heu einer anderen Art im Heuhaufen befindet, ist viel schwieriger. Sie müssten bereits vorhersagen, welche Art von veränderten Molekülen Sie zu finden erwarten.
Wenn Sie dies alles erfolgreich durchgeführt haben, haben Sie ein einzelnes neues Molekül identifiziert. Heutzutage verwenden Menschen Bibliotheken mit >100.000 Verbindungen, um gegen das gewünschte Krankheitsprotein zu screenen.
Die Idee, Enzyme zu mutieren, um neue Produkte herzustellen, ist nicht so seltsam, die Leute arbeiten daran, veröffentlichen, finden viele interessante Dinge und wir lernen viel über Enzyme. Als Ansatz für die Wirkstoffforschung ist dieser Ansatz einfach nicht hochdurchsatzfähig genug.
Tatsächlich wurde und wird der Nachweis kleiner Moleküle und sekundärer Metaboliten sowohl durch zufällige als auch durch rationale Mutagenese durchgeführt und wird häufig noch durchgeführt. UV-Licht ist eine Option, aber oft ist es einfacher, etwas aggressivere Methoden wie die Exposition gegenüber Ethanmethanosulfat (EMS) anzuwenden.
Streptomyces beispielsweise, der Modellorganismus für die Produktion von Sekundärmetaboliten, wurde im Laufe der Jahre allen möglichen Mutagenesemethoden unterzogen ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3472513/ ).
Ein heutzutage häufig verwendeter zufälliger Mutageneseansatz ist eher genetisch als chemisch und verwendet die Transposons der mobilen Elemente für zufällige Insertionen. ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3416362/ )
Heutzutage erfolgt ein Großteil der Produktion von Sekundärmetaboliten über die Modifikation von nicht-ribosomalen Peptidsynthase-Clustern (NRPS). Diese Cluster weisen etwas auf, das als „Kolinearitätsregel“ ( http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1074552110000499 ) bezeichnet wird, wobei die „Module“, aus denen der Proteinkomplex besteht, „das Paket weitergeben“ mit dem wachsenden sekundären Metaboliten, wobei jedes Modul anschließend eine neue Einheit hinzufügt - wie ein Fließband. Es ist daher möglich , das Molekül, das ein NRPS herstellen wird, nur anhand der Module und Mutationen vorherzusagen, die Sie darin sehen, ob zufällig oder rational hergestellt.
Es ist jedoch oft so, dass wir die unzähligen Sekundärmetabolitenmoleküle, die ein Organismus produzieren kann, so schlecht verstehen, dass ein einfaches Screening des Wildtyp-Organismus Hunderttausende von Molekülen ergibt, bevor Sie überhaupt Modifikationen in Betracht ziehen müssen.
ein weiterer 'Homo sapien'
Idee Ho