I meccanismi interni di misterioso Chang Shan - un rimedio erboristico cinese utilizzato per migliaia di anni per trattare la febbre associata con la malaria - sono stati scoperti grazie ad una struttura ad alta risoluzione risolto a The Scripps Research Institute (TSRI ).

Descritti nella rivista Nature questa settimana, la struttura mostra in dettaglio atomico come un due teste composto derivato dal principio attivo in Chang Shan funziona. Gli scienziati sanno che questo composto, chiamato alofuginone (un derivato del febrifugina), può sopprimere parti del sistema immunitario - ma nessuno sapeva esattamente come fare.

La struttura nuova mostra che, come una chiave nelle opere, alofuginone marmellate gli ingranaggi di una macchina molecolare che svolge "aminoacilazione, " un processo biologico fondamentale che permette agli organismi di sintetizzare le proteine ​​di cui hanno bisogno per vivere. Chang Shan, conosciuto anche come Dichroa febrifuga Lour, aiuta probabilmente con febbri malariche a causa tracce di un alofuginone simile a chimica in erba interferire con questo stesso processo nei parassiti della malaria, uccidendoli nel sangue di una persona infetta.

"I nostri nuovi risultati risolto un mistero che ha lasciato perplessi persone circa il meccanismo d'azione di un farmaco che è stato usato per trattare la febbre da infezione malarica che risale probabilmente 2000 anni o più, " ha detto Paul Schimmel, PhD, il Ernest e Jean Hahn Professore e Direttore di Biologia Molecolare e Chimica e membro dell'Istituto per Skaggs Chemical Biology a TSRI. Schimmel ha condotto la ricerca con postdoctoral TSRI Huihao Zhou, PhD.

Alofuginone è stato negli studi clinici per il cancro, ma l'immagine ad alta risoluzione della molecola suggerisce ha una modularità che lo rendono utile come modello per creare nuovi farmaci per numerose altre malattie.

Il processo di aminoacilazione e la sua importanza per la vita

Aminoacilazione è un passo cruciale nella sintesi delle proteine, i prodotti finali della espressione genica. Quando i geni sono espressi, la sequenza di DNA viene prima letto e trascritto in RNA, una molecola simile. L'RNA viene poi tradotto in proteine, che sono chimicamente molto diversi da DNA e RNA, ma sono costituite da catene di molecole di aminoacidi legati insieme nell'ordine richiesto dal DNA.

Necessario per questo processo di traduzione sono un insieme di molecole note come RNA transfer (tRNA), che navetta amminoacidi alla catena proteica in crescita, dove sono state aggiunte come perle di una collana. Ma prima che i tRNA possono muoversi le perle in atto, devono prima afferrare sospensione di loro.

Aminoacilazione è il processo biologico quale sono attaccati perle l'amminoacido di queste navette tRNA. Una classe di enzimi noti come-tRNA sintetasi è responsabile per attaccare gli amminoacidi ai tRNA, e Schimmel ei suoi colleghi hanno esaminato i dettagli molecolari di questo processo per anni. Il loro lavoro ha dato comprensione scienziati in tutto, dalla prima evoluzione di possibili bersagli per lo sviluppo di farmaci in futuro.

Nel corso del tempo ciò che è emerso come il quadro di questo processo comporta fondamentalmente tre attori molecolari: un tRNA, un amminoacido e il-tRNA sintetasi enzima che li riunisce. Una molecola chiamata ATP quarto è una forma microscopica di carburante che viene consumata nel processo.

Il nuovo lavoro mostra che alofuginone ottiene la sua potenza interferendo con l'enzima tRNA sintetasi che attribuisce l'aminoacido prolina al tRNA appropriata. Si fa bloccando il sito attivo dell'enzima in cui sia il tRNA e l'amminoacido si uniscono, con ogni mezzo di alofuginone bloccare una parte o l'altra.

È interessante notare, ha detto Schimmel, ATP è necessario anche per il alofuginone di legare. Nulla di simile è mai stato visto prima in biochimica.

"Questo è un notevole esempio in cui un substrato di un enzima (ATP) cattura un inibitore dell'enzima stesso, in modo da avere un enzima-substrato-inibitore", ha detto Schimmel.

L'articolo, "ATP-Directed Cattura di Bioactive-Based Medicine a base di erbe per i diritti dell'uomo tRNA sintetasi, " di Huihao Zhou, Litao Sole, Xiang-Yang Lei e Paul Schimmel è stato pubblicato sulla rivista Nature il 23 dicembre 2012.

Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health di sovvenzioni e da una borsa di studio della Fondazione Nazionale per la Ricerca sul Cancro.