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Software per identificare potenziali vie volte a sviluppare migliori trattamenti farmacologici per il diabete e altre malattie

Un gruppo di proteine ??amiloidi che si  formano in una struttura infettiva.

Un gruppo di proteine ??amiloidi che si formano in una struttura infettiva.

Le proteine ??a volte corrono a mucchi. Tutta roba buona (il materiale genetico e biologico utile) contenuto può essere distorto. Le mutazioni in specifici aminoacidi possono provocare lunghi filamenti di proteine ??che si arricciano su se stessi (come un gomitolo di lana con cui ci gioca il gatto) e si rifiutano di spezzarsi. Questi filamenti, noti come fibrille amiloidi, possono essere estremamente tossiche e sono generalmente nocive. Esse si attribuiscono agli organi come il cervello e il pancreas, impedendo loro di funzionare come dovrebbero. Quindi sono responsabili di malattie apparentemente diverse, come il diabete e il morbo di Alzheimer, per citarne solo un paio. Lo sviluppo di farmaci efficaci per il trattamento di queste malattie, e provocare le fibrille per sciogliersi comporta processi biochimici lunghi e costosi forieri di molteplici tentativi ed errori.

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Miliardi di scelte

Ma ora i ricercatori della McGill, guidati dal Prof. Jérôme Waldispühl della School of Computer Science, hanno creato una suite di programmi per computer che dovrebbero accelerare il processo di scoperta di nuovi farmaci per le malattie di questo tipo. I programmi sono progettati per eseguire la scansione delle fibrille (o proteine ??mal ripiegate) alla ricerca dei punti deboli. L’idea è quella di progettare utili mutazioni genetiche a sciogliere i legami che tengono insieme le fibrille – un po ‘come trovare il filo giusto di lana per tirarlo e snodare la palla. E’ potenzialmente un compito immane, perché alla ricerca di mutazioni che si riveleranno utili per lo sviluppo di farmaci comporta esplorare milioni di possibili combinazioni strutturali del materiale genetico.

Ma per il Fibrilizer, come alla McGill hanno soprannominato la loro suite di strumenti informatici, un nome che allude alla natura super-eroica dei programmi sviluppati, il compito è di un ordine molto diverso. “Nello spazio di una settimana, utilizzando i nostri programmi e un supercomputer, siamo stati in grado di guardare miliardi di possibili modi per indebolire i legami all’interno di questi filoni di proteine ??tossiche. Abbiamo già ristretto a sole 30 – 50 possibilità che possono ora essere esplorate ulteriormente “, dice Mohamed Smaoui, un borsista postdottorato della McGill e il primo autore dei tre documenti recenti sulla ricerca. “In genere biochimici possono trascorrere mesi o anni in laboratorio cercando di individuare queste mutazioni promettenti.”

Supercalcolo in soccorso

I ricercatori hanno testato il loro programma su un composto medico che gli scienziati stanno cercando di migliorare negli ultimi due decenni. Il composto è somministrato come parte di un farmaco che viene utilizzato dai pazienti diabetici per aumentare le prestazioni dell’insulina ed è venduto sotto il nome Symlin. Il composto sintetico è basato su una versione delle proteine amylin, ma è conosciuto per essere tossico sul pancreas nel lungo termine, creando fibrille amiloidi. La squadra della McGill è stata in grado di utilizzare Fibrilizer individuano un numero limitato di possibili modificazioni genetiche al composto che agirebbe per ridurre la tossicità.

La battaglia con le proteine selvagge

Una fibrilla amiloide costituita da 25 malpiegate proteine ??amiloidi. (A destra) Una singola proteina amiloide codice colore. I diversi colori rappresentano le regioni di stabilità chiave esplorate dalla algoritmo sviluppato alla McGill. (A sinistra)

Una fibrilla amiloide costituita da 25 malpiegate proteine ??amiloidi. (A destra) Una singola proteina amiloide codice colore. I diversi colori rappresentano le regioni di stabilità chiave esplorate dalla algoritmo sviluppato alla McGill. (A sinistra)

Jérôme Waldispühl, il capo ricercatore ritiene che la ricerca computazionale di questo tipo avrà un ruolo sempre più importante nella scoperta di nuovi farmaci per il futuro. “I computer stanno trasformando il modo in cui si stanno sviluppando farmaci”, dice Waldispühl. “La ricerca amiloide si è accelerata negli ultimi 10 anni. Ma i computer potrebbe rivelarsi la chiave per trovare farmaci migliori per tutta una serie di malattie sistemiche e neurodegenerative, dall’artrite al Parkinson. Senza supercomputer e programmi di questo tipo, ci vorrebbe molto più tempo e costi maggiori per venire a capo dei problemi.”

Fonte: Università McGill

Ricerca pubblicata su: Bioinformatics

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