בדיקת כימיה של צטיל קליק למדידת אצטילטרנספראז היסטון 1 אצטילציה
26 בינואר 2024
בדיקות כימיות מהירות ומדויקות לסינון מעכבים ספציפיים הן כלי חשוב בארסנל פיתוח התרופות. כאן, אנו מציגים בדיקה כימית מדרגית של קליק אצטיל-קליק כדי למדוד את העיכוב של פעילות אצטילציה HAT1.
בדיקת אצטיל-קליק שפיתחנו משמשת ככלי להערכת פעילות HAT1 אצטיל טרנספראז, שהיא המפתח לבידוד היסטוני H4 לפני שילוב נוקלאוזומים. אנו שואפים להשתמש בשיטה זו לסינון בתפוקה גבוהה של מעכבי מולקולות קטנות כנגד האנזים HAT1. שיטה זו מודדת פעילות אנזימטית ישירות על המצע הפפטידי.
זה מציע יתרונות בהשוואה לבדיקות אנזימטיות אחרות על ידי הימנעות משונות ביולוגית ועלויות הקשורות לנוגדנים. זוהי גם תפוקה גבוהה וניתן להתאים אותה לשימוש עם טרנספראזות אצטיל אחרות. לאחרונה פרסמנו מולקולה קטנה מעכב HAT1 המבוססת על בדיקה זו שיש לה פעילות בתאים ובבעלי חיים.
אנו ממשיכים להשתמש בבדיקה זו כדי לסנן ספריות כימיות נוספות ולבצע קשרי פעילות מבנית. אנו מקדמים שיטות למעקב אחר ייצור היסטון, קיפול, ליווי ושילוב כרומטין. זה מדגיש את הצורך בכלים כימיים משופרים כדי לחקור מנגנונים ביולוגיים ולעודד גילוי תרופות.
מטרתנו היא להראות כי מיקוד בייצור היסטון יכול להועיל מבחינה טיפולית למחלות כגון סרטן.
סקירה כללית
מאמר זה מציג בדיקת acetyl-click chemistry ניתנת להרחבה (scalable), שנועדה למדוד את עיכוב פעילות האצטילציה של HAT1. הבדיקה משמשת ככלי בעל ערך לסריקה בשפיץ גבוה (high throughput screening) של מעכבים ממולקולות קטנות נגד אנזים ה-HAT1.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדעי
- ביוכימיה
- פיתוח תרופות
- אנזימולוגיה
רקע
- פעילות האצטיל-טרנספראז של HAT1 חיונית לבידוד היסטונים H4.
- שיטות נוכחיות עשויות להיות כרוכות בשונות ביולוגית ובעלויות גבוהות.
- סריקה בתופעת גבוהה (High throughput screening) חיונית לגילוי יעיל של תרופות.
- מעכבים של מולקולות קטנות יכולים להשפיע על פעילות HAT1 בתאים ובבעלי חיים.
מטרת המחקר
- פיתוח בדיקה מהימנה למדידת פעילות HAT1.
- סיוע בסריקת מעכבים פוטנציאליים של מולקולות קטנות.
- אספקת שיטה הממזערת שונות ועלויות הקשורות לבדיקות מסורתיות.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- בדיקת Acetyl-click chemistry למדידת פעילות HAT1.
- מדידה ישירה של פעילות אנזימטית על סובסטראטים של פפטידים.
- התאמת השיטה לאצטיל טרנספרזים אחרים.
- יכולות לסריקה בתפוקה גבוהה (High throughput) עבור יישומי סינון.
תוצאות עיקריות
- הבדיקה מודדת ביעילות את פעילות האצטילציה של HAT1.
- הוכחו יתרונות על פני בדיקות אנזימטיות מסורתיות.
- זיהוי מוצלח של מעכב HAT1 שהוא מולקולה קטנה.
- המעכב מראה פעילות במודלים תאיים ובמודלים של בעלי חיים.
מסקנות
- בדיקת ה-acetyl-click היא כלי בעל ערך לפיתוח תרופות.
- היא מספקת שיטה יעילה וניתנת להרחבה לסריקת מעכבים.
- ניתן להתאים גישה זו עבור acetyl transferases שונים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
מדידה ישירה של פעילות האצטילטרנספראז של HAT1 באמצעות בדיקת acetyl-click chemistry מאפשרת זיהוי בסריקה רחבה של מעכבים ממולקולות קטנות, ובכך נותנת מענה לצורך קריטי בשלבי הגילוי המוקדמים של תרופות אונקולוגיות. פלטפורמה זו מפחיתה שונות ביולוגית ועלויות תפעוליות, ובכך תומכת בתיקוף יעיל של המטרה ובצמצום סיכונים מכניסטיים עבור תוכניות של אנזימים המשנים כרומטין. יכולת ההרחבה וההסתגלות שלה מציבה אותה כנכס רב-פעמי לסריקה של פורטפוליו שלם ולזיהוי מובילים (leads).
יישומים אסטרטגיים במו"פ של ביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר בחינה ישירה של התפקוד האנזימטי של HAT1 לצורך תיקוף מטרה.
- תומך בהפחתת סיכונים מכניסטיים על ידי כימות השפעות המעכב על אצטילציה של סובסטרט.
- מקל על מיון מהיר של חומרים כימיים בהתבסס על תוצאות תפקודיות.
סריקה ופיתוח בדיקה (Assay)
- מספק בדיקה סטנדרטית ללא נוגדנים לצורך סריקה רב-עין (high-throughput screening) הניתנת לשחזור.
- מייצר פלטי פלואורסצנציה כמותיים לדירוג אמין של תרכובות.
- מפחית שונות ביולוגית, ובכך משפר את חוסנו של המבחן ואת יכולת ההרחבה (scalability) שלו.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- מאפשר ביצוע מחקרי קשר מבנה-פעילות לצורך אופטימיזציה של עוצמת העכבה והסלקטיביות שלה.
- תומך ברציפות משלב הסריקה הביוכימית ועד לתיקוף תאי ובתוך הגוף (in vivo).
- מסייע בחקר מנגנוני ייצור היסטונים ושילובם בכרומטין הרלוונטיים למודלים של מחלות.
שילוב תהליכי עבודה וצנרת עיבוד (Pipeline)
בדיקה זו משתלבת בממשק שבין שלבי הגילוי המוקדמים לזיהוי מובילים (lead identification), ומספקת גשר מאימות מטרה ביוכימית לבחירת מועמדים טרום-קליניים.
- ביולוגיה של גילוי: מכמת את פעילות ה-HAT1 ואת השפעת המעכבים, ובכך תומך בהערכת מטרה המבוססת על היפותזה.
- סריקה: מספק תוצאות הניתנות לשחזור ובקנה מידה רחב להערכת ספריות של תרכובות.
- אנליטיקה: מספקת מדידות פלואורסצנציה כמותיות לניתוח השוואתי של יעילות המעכבים.
- מחקר תרגומי: מתאימה ממצאים ביוכימיים למחקרים תאיים ומחקרים בבעלי חיים בשלבים מאוחרים יותר, לצורך רציפות תרגומית.
- שימוש חוזר ארגוני: ניתן להתאמה לאצטילטרנספראזים אחרים, מה שמאפשר הרחבת הפלטפורמה ליעדים אפיגנטיים נוספים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי במעורבות המטרה ובמנגנון העיכוב.
- ערך תפעולי: מייעל את הקמת הבדיקה, מפחית עלויות ומשפר את התפוקה.
- ערך אסטרטגי: משפר את איכות קבלת ההחלטות לגבי המשך הפרויקט (go/no-go) ומאיץ את התקדמות הפורטפוליו בשלבים מוקדמים.
- השפעה על הפורטפוליו: תומך בתעדוף מותאם סיכונים של מטרות אפיגנטיות ושל סדרות כימיות.
שיקולי יישום
- נדרשת מומחיות באנזימולוגיה, כימיה קליק (click chemistry) וזיהוי פלואורסצנטי.
- נדרשת גישה לייצור חלבונים רקומביננטיים ולקוראי לוחיות אנליטיים.
- נדרש סטנדרטיזציה בין-צוותית להשוואת נתונים במסעות סריקה.
- ניתן להתאימו לאצטילטרנספראזות אחרות באמצעות בחירה מתאימה של סובסטרט ואנזים.
- ביצועי הבדיקה עשויים להיות תלויים באיכות סובסטרט הפפטיד ובעקביות הריאגנטים.
