Lovende antikreftmolekyl identifisert


Lovende antikreftmolekyl identifisert

Figur 1. En integrert tilnærming av HS-AFM og molekylær dokking for å avsløre bindingsmekanismen til Apt-7 til CYP24 (A) Den tredimensjonale visningen av de topprangerte dokkede konformasjonene til CYP24 og Apt-7. De forutsagte bindingsstedene til Apt-7 er vist med pil. Aptamer binder seg til substratbindingssetet til CYP24 (bindingssete-1) og ADX-bindingssetet til CYP24 (bindingssetet-2). (B) Sammenligning av pseudo-HS-AFM-grafikken til CYP24-Apt-7 ved bruk av molekylær dokking generert topprangerte positur av CYP24-Apt-7-komplekset med sanntidsbildene tatt av HS-AFM. Kreditt: Kanazawa University

Forskere ved Kanazawa University i samarbeid med team fra Toyama Prefectural University og BioSeeds Corporation rapporterer i ACS anvendte materialer og grensesnitt identifisering av et molekyl med forbedret antiproliferativ aktivitet i kreftceller. Den underliggende biomolekylære mekanismen er hemming av et enzym som overproduseres i flere typer kreft.

Vitamin D3 har viktige biologiske funksjoner, inkludert opprettholdelse av beinmineraltetthet, noe som minimerer risikoen for beinbrudd. Men vitamin D3 antas også å ha antikreftaktivitet, da lave vitamin D3-nivåer og den tilhørende overproduksjonen av et enzym kalt CYP24 er knyttet til en dårlig prognose for kreftpasienter. Molekyler som begrenser eller hemmer virkningen av CYP24 og molekyler som etterligner funksjonen til vitamin D3 er i dag svært forsket på som potensielle antiproliferative midler for kreftbehandling.

Imidlertid har mange av inhibitorene og D3-analogene syntetisert så langt vist utilstrekkelig klinisk respons, så vel som uønskede bivirkninger. Nå har Madhu Biyani fra Kanazawa University og kolleger identifisert et DNA-avledet molekyl som binder seg til og hemmer funksjonen til CYP24 og viser lovende antiproliferativ aktivitet. Forskerteamet gir også detaljert innsikt i de relevante molekylære prosessene som er i bruk.

Forskerne screenet et stort antall DNA-aptamerer – deler av enkelttrådet DNA med spesielle tredimensjonale strukturer som kan binde seg til spesifikke målmolekyler og ha en funksjonell effekt ved binding. De så etter DNA-aptamerer som binder seg til CYP24, men ikke til det lignende enzymet CYP271B, som er ansvarlig for syntesen av vitamin D3.

En innledende langliste med 18 aptamer-kandidater ble redusert til 11 representanter med spesifikke molekylære strukturer. Forskerne sjekket CYP24-hemmingsaktiviteten til de 11 representative aptamerene in vitro. Fire kandidater som resulterte i inhibering av CYP24, men ikke i hemming av CYP27B1, gjensto, hvorav en (Apt-7) ble beholdt for videre studier.

Lovende antikreftmolekyl identifisert

Figur 2. Internalisering av aptamer i A549-celler er uunnværlig for CYP24-hemming og forsterking av 1, 25-D3-mediert cellevekstinhibering. (A) Internalisering av Aptamer i A549-celler. A549 lungekreftceller ble behandlet med 500 nM aptamer Apt-7 og fikk membranene farget grønne (Wheat Germ Agglutinin (WGA) Conjugates). Konfokal mikroskopi avslørte det intracellulære signalet, avledet fra internalisert aptamer (rød fluorescens, Cy3). (B) Apt-7 hemmer CYP24-mediert katabolisme av 1,25-D3 i A549-celler. Etter 18 timers aptamerbehandling ble 1,25-D3 metabolittkonverteringsforhold og relativ CYP24-aktivitet bestemt ved HPLC. (C) Apt-7 forbedrer den antiproliferative funksjonen til 1,25-D3 i A549-celler. Kreditt: Kanazawa University

Biyani og kolleger utførte simuleringer av Apt-7-binding til CYP24. Et molekylært dokkingscenario ble oppnådd, som de sjekket eksperimentelt ved å sammenligne oppførselen til en blanding av vitamin D3 og CYP24 med og uten Apt-7. Simuleringene og eksperimentene viste at Apt-7 resulterer i hemming av CYP24-aktivitet, og at det som skjer er at aptameren sannsynligvis forstyrrer enzymets aktive sete. Forskerne utførte også høyhastighets atomkraftmikroskopi på bindingen av CYP24 og Apt-7 i sanntid, bekrefter det molekylære dokkingscenarioet hentet fra simuleringer.

Til slutt studerte forskerteamet effekten av Apt-7 på cellenivå ved å introdusere molekylet til kreftceller. De observerte signifikant CYP24-hemming for en kreft cellelinje kjent for å overuttrykke CYP24-enzymet, og viser dermed antiproliferativ aktivitet. Ved å sitere Biyani og kolleger, er disse funnene “klart karakterisert og foreslått at et DNA-aptamer-basert molekyl kan være en lovende hovedkandidat for kreftbehandling.”


Forskere utvikler en ny beregningsmodell for generering av aptamer, med brede bruksområder


Mer informasjon:
Madhu Biyani et al, Novel DNA Aptamer for CYP24A1-hemming med forbedret antiproliferativ aktivitet i kreftceller, ACS anvendte materialer og grensesnitt (2022). DOI: 10.1021/acsami.1c22965

Sitering: Lovende antikreftmolekyl identifisert (2022, 8. juni) hentet 9. juni 2022 fra https://phys.org/news/2022-06-anticancer-molecule.html

Dette dokumentet er underlagt opphavsrett. Bortsett fra enhver rettferdig handel med formålet med private studier eller forskning, kan ingen del reproduseres uten skriftlig tillatelse. Innholdet er kun gitt for informasjonsformål.