UOW は抗生物質耐性と戦うために 3D プリントされた視覚補助具を使用しています

出典: 未知の大陸

ウーロンゴン大学（UOW）の研究者らは、3Dプリントされた視覚補助具の助けを借りて、光プローブをタンパク質に貼り付けるための分子「ベルクロ」を開発した。特定のタンパク質は損傷した DNA を修復するための信号を送りますが、研究者がこの過程をより深く理解できれば、抗生物質耐性を軽減または予防できる可能性があります。

RecA は細菌に含まれるタンパク質です。 DNA 損傷を検出すると、どのような修復が必要かを評価し、40 を超える遺伝子を呼び出して対応します。しかし、これらの遺伝子の中には修復プロセスがあまりにも攻撃的であり、認識できないエラーを引き起こすものもあります。モレキュラーホライゾンズの研究者で筆頭著者のハルシャド・ゴドケ博士は次のように詳述した。「これらの変化、つまり突然変異はもはやエラーとして認識されず、新しい配列は新しい世代の細胞に複製されます。元の形に戻ることはありません。」

これは細菌感染症の治療時に特に問題となります。抗生物質が細菌細胞を殺そうとすると、ReaC はそれを救おうとします。生き残った細胞には抗生物質の効果を打ち消す変異が含まれる場合があります。 ReaC の動作に影響を与えることで、これらの変異の可能性を大幅に減らし、抗生物質耐性を減らすことができます。

しかし、その行動に影響を与えるには、研究者がその行動をよりよく理解する必要があるが、これは困難であることが証明されている。「RecA は DNA 鎖に巻き付いてフィラメントを形成し、それから危険信号を発する」とゴドケ氏は言う。通常、研究者は RecA に明るい蛍光タグを取り付け、動作中の画像を撮影する。しかし、タグが付いていると、RecA はうまく機能できず、細胞環境で期待通りに動作しません。

解決策として、研究チームはRecAフィラメントに結合する天然に光るタンパク質に目を向けた。ゴドケ氏は「RecAフィラメントに天然に結合するウイルスタンパク質を使用したので、RecAフィラメントの働きを妨害するのではなく、RecAフィラメントを損傷する反応に関与するRecAフィラメントを光らせることができる」と説明する。

研究者たちは、Stratasys Mojo を使用して ReaC のモデルを 3D プリントし、他のタンパク質が ReaC とどのように相互作用するかを視覚化しました。「画像から、タンパク質は動的な物体であることがわかります。タンパク質を 3D 構造として見れば、タンパク質がどのように変化するか、またその変化の原因は何かを視覚化でき、タンパク質がどのように機能するかをより明確に把握できます」と、Molecular Horizons のディレクターである Antoine van Oijen 教授は述べています。「物理的構造により、他のタンパク質を接続するインターフェイスと設計アプローチを確認できます。その後、高度な画像ツールを使用することで、タンパク質がどのように機能するかを初めて実際に示す短い動画を撮影できます。」

この発見は、抗生物質耐性を引き起こさない先進的な医薬品の開発への道を開く可能性がある。抗生物質耐性は世界的に極めて重要な課題です。抗生物質は効くときは非常に効果的であるため、完全に廃止するつもりはありません。これらのプロセスを視覚化できれば、分子とタンパク質構造の物理的なつながりを理解し、細菌細胞が耐性を獲得するのを防ぐ新しい薬を設計できる可能性があります。 3D プリントはプロトタイプの作成や機能部品の作成に最適ですが、視覚的な補助が必要な場合もあり、ここでも役立ちます。

出典: 未知の大陸

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