甘油可能危及功能分析降低药物设计活动的成功机会

由于结核分枝杆菌耐药菌株的传播，新的抗结核药物至关重要。来自Skoltech、MIPT和白俄罗斯国家科学院生物有机化学研究所(IBOCHNAS)的研究小组获得了与抑制剂复合的结核分枝杆菌细胞色素的超高分辨率结构。该团队的研究结果表明，甘油——一种广泛用于蛋白质溶液的添加剂——会损害结构功能研究并阻碍药物开发。该研究发表在ActaCrystallographicaSectionDStructuralBiology上。

由于结核病仍然是最致命的人类疾病之一，而且耐药菌株的数量每年都在增加，因此开发新的治疗方法成为全世界科学家面临的一项迫在眉睫的挑战。

根据一种假设，P450细胞色素与耐药性有关。然而，该家族中大多数酶的功能仍然未知。类似的细胞色素也存在于人类中，药物代谢是它们的活动之一。结核分枝杆菌感染人体细胞并设法像间谍一样躲避巨噬细胞内的免疫系统。对于细菌来说，一些细胞色素的功能是决定其逃避免疫反应能力的重要生存因素。

药物开发人员了解细胞色素的工作原理很重要。在实验室的各种分析中——从蛋白质分离到结构研究——科学家们使用甘油使蛋白质在实验过程中更加稳定。该团队质疑甘油是否会影响酶活性。

MIPT衰老和年龄相关疾病分子机制研究中心副主任ValentinBorshchevskiy解释说：“早些时候我们已经解决了CYP124的晶体结构，CYP124是一种与CHImi抑制剂复合的结核细胞色素，它作为原型对于新的抗结核药物。我们在结构中发现了甘油分子。为了了解它们对酶的影响，我们在相同条件下但没有甘油的情况下确定了结构。由此产生的超高分辨率结构表明配体具有不同的方向和多种构象。”

为了检查甘油如何影响配体结合，研究人员进行了基于分光光度滴定的功能测试。P450细胞色素含有一个含铁的修复血红素基团，这导致了它们的红色和在~450nm附近的明显吸收光谱(因此得名P450)。结合的小分子会影响吸收光谱——这种变化可以通过分光光度计记录下来。在P450的平衡滴定过程中观察到的吸光度变化与绘制的抑制剂与浓度的关系允许计算解离常数，结合特异性的物理化学值。该研究表明在含甘油的缓冲液中亲和力降低了十倍。

SkoltechBio的助理教授NatalliaStrushkevich评论说：“我们很幸运能够获得用于原子分析的高质量晶体，并确认向溶液中添加甘油会影响细胞色素结合抑制剂的能力，这可能会给药物开发带来问题”

该研究表明，甘油——所有生物物理结构研究中普遍存在的成分——直接影响实验结果，导致误解和误导研究人员，从而使药物设计面临风险。考虑甘油等其他因素的影响并仔细计划实验是值得的。