پروتئین هایی که دچار جنون می شوند

دانشمندان برنامه های نرم افزاری جدیدی را برای کمک به شناسایی راه های بالقوه ای برای بهبود  درمانهای دارویی دیابت و سایر بیماریها تدوین کردند.

گاهی پروتئین ها دچار جنون می شوند، جهش هایی در اسیدهای آمینه ی خاص می تواند رشته های بلند  پروتئین را بروی خود بپیچاند، درست مانند یک کلاف کاموا که گربه ای با آن بازی کرده و آنرا در هم پیچیده است، بطوریکه  این پیچش ها از هم جدا نمی شوند. این رشته های پروتیئنی در هم پیچیده که  بنام فیبریل های آمیلوئیدی شناخته  می شوند، می توانند  بی نهایت سمی بوده و معمولاً برای ارگانها و اندام ها مضرمی باشند. آنها به اندام هایی مانند مغز یا لوزالمعده  وصل شده  و از عملکرد صحیح آنها جلوگیری می کنند. این فیبریلهای آمیلوئیدی مسئول بیماریهایی نظیر دیابت و آلزایمر هستند ه به  ظاهر  با یکدیگر متفاوتند اما در حقیقت مانند یک زوج هستند. تولید داروهای موثر برای این بیماریها و حل کردن این فیبریل ها معمولاً بیوشیمیست ها را در فرآیندهای طولانی  و گران قیمتی که بصورت آزمون وخطا  انجام  می شود، درگیر می کند.

حال گروهی ازمحققان دانشگاه McGillبه سرپرستی پرفسور Waldispühlاز دانشکده ی علوم کامپیوتر، مجموعه ای از برنامه های کامیپوتری را ابداع  کرده اند که به فرآیند کشف دارو برای بیماریهایی از این  نوع، سرعت می بخشد. این برنامه ها طوری طراحی شده اند که فیبریل ها (یا پروتئین هایی که  تا خوردگی  آنها اشتباه است) را اسکن  کرده و به دنبال نقاط ضعف آنها می گردد. ایده ی اصلی  این کار طراحی جهش های ژنتیکی مفیدی است  که باعث تضعیف اتصالات بین رشته های پروتئینی شود بطوریکه  فیبریل ها از هم گسیخته  و نابود شوند.  این کار درست مانند پیدا کردن  سر کلاف درهم پیچیده و باز کردن  و مرتب کردن مجدد کلاف است. این کار  بطور بالقوه  کار بسیار پیچیده وعظیمی است زیرا  جستجو برای جهش هایی که در تولید  داروها موثرباشند شامل کاوش میلیون ها ترکیب ساختاری ممکن از مواد ژنتیکی است.

(سمت راست) این یک  فیبریل آمیلوئیدی است که از 25 پروتئین  آمیلوئیدی با تاخوردگی اشتباه تشکیل شده است. یک پروتیئن  آمیلوئیدی تک رنگ است. (سمت چپ)رنگ های مختلف نشان دهنده ی مناطق کلیدی پایدار کننده ی این ساختار است که توسط الگوریتم  محققان  دانشگاه مک گیل شناسایی شده است.

دکتر محمد سامویی دانشجوی فوق دکترای مک گیل و نویسنده ی اول این پژوهش می گوید: با این برنامه که محققان مک گیل به آن لقب Fibrilizerداده اند- نامی که به دلیل طبیعت فوق العاده ی این برنامه  به آن اطلاق شده است- این وظیفه با نظم بسیار زیادی انجام می شود. ما درطول یک هفته ، با استفاده از این برنامه ها و یک ابر رایانه توانستیم، میلیاردها روشی را که می تواند به تضعیف رشته های این پروتئین  های سمی بیانجامد، بررسی کنیم.  سپس ما این تعداد  زیاد را  را به 30 تا 50 روش احتمالی که می توان بروی آن تحقیق بیشتری انجام داد، تقلیل دادیم. بطور معمول بیوشیمیستها باید ماهها یا سالها  در آزمایشگاه وقت خود را برای شناسایی این جهش های مفید  صرف کنند.

ابر محاسبه راهی برای خلاصی از این فیبریل ها

محققان از این  برنامه  برای بررسی یک ترکیب  دارویی که دانشمندان درچند دهه ی گذشته بروی بهبود آن کار کرده اند، استفاده  نمودند. این ترکیب بخشی از دارویی است که توسط بیماران دیابتی برای بهبود  عملکرد انسولین استفاده می شود و با نام تجاری Symlinبفروش می رسد. این ترکیب مصنوعی بر اساس نسخه ای از پروتئین آمیلین که در دراز مدت با ایجاد فیبریل های آمیلوئید برای پانکراس سمی است، ساخته شده است.

محققان McGillتوانستند با استفاده از Fibrilizerتعداد محدودی از تغییرات ژنتیکی ممکن را که قادر به کاهش سمیت این ترکیب هستند، شناسایی کنند.

پرفسور Waldispühlمی گوید: ما معتقدیم تحقیقات محاسباتی از این نوع، نقش مهمی را در کشف داروها در آینده بازی خواهند کرد، کامیپوتر روشهای تولید  داروها را متحول خواهند کرد. تحقیقات بروی  آمیلوئیدها در طول 10 سال گذشته شتاب بیشتری یافته است اما کامیپوترها ممکن است کلید یافتن  داروهای بهتر برای طیف وسیعی از بیماریهای سیستمیک و نورودژنراتیو: از ورم مفاصل گرفته  تا پارکینسون باشند،  بدون این ابریارانه ها و برنامه هایی از این نوع، انجام  پژوهش هایی  برای یافتن راه حل های احتمالی برای این  بیماریها  بسیار طولانی تر و گران تر خواهند بود.