Джереми Смит, председатель правления UT-ORNL и эксперт в области вычислительной биологии, является частью команды, которая пытается создать ферменты, называемые биопоглотителями, чтобы они более эффективно работали против химического оружия. Работа является совместным усилием ученых из Университета штата Калифорния, Национальной лаборатории Ок-Ридж и французской национальной лаборатории в Гренобле.
Их исследование было недавно опубликовано в Journal of Physical Chemistry.Нервно-паралитические вещества, такие как зарин, относятся к числу наиболее токсичных химических средств поражения.
Исследование сосредоточено на разработке ферментов, которые катализируют гидролиз нервно-паралитических агентов, в качестве профилактического подхода к уменьшению их токсических эффектов.«Существуют ферменты, которые потенциально могут пережевывать нервно-паралитические вещества и делать их бесполезными до того, как они успеют подействовать, но их необходимо улучшить, чтобы они работали быстрее», — сказал Смит.Исследователи используют рассеяние нейтронов и вычислительные науки для изучения этих биологических поглотителей нервно-паралитических агентов. Рассеяние нейтронов позволяет ученым получить подробное трехмерное изображение ферментов.
Затем компьютерное моделирование использует это представление, чтобы понять, как ферменты расщепляют нервно-паралитические агенты.«Моделирование дало неожиданный результат», — сказал Смит. «Ферменты расщепляют зарин необычным образом. Теперь мы можем использовать этот результат, чтобы разработать их рационально».
Команда ищет финансирование для исследования того, как фермент — белок, который не существует в организме человека, но вырабатывается в природе кальмарами, — можно модифицировать, чтобы он более эффективно разрушал определенные нервно-паралитические агенты. Предстоит проделать большую работу, включая внесение ключевых изменений или мутаций, которые улучшили бы активность фермента.
«Использование фермента из кальмаров в качестве биоразрушителя для человека проблематично, потому что человеческое тело распознает его как чужеродное вещество и измельчит его», — сказал член исследовательской группы Джерри Паркс, научный сотрудник отдела биологических наук ORNL. «Другие группы уже показали возможные способы обойти эту проблему. Кроме того, у людей есть аналогичный фермент, который в настоящее время разрабатывается другими группами. Информация из нашего исследования может принести им пользу».
В конечном итоге исследователям придется найти лучший способ введения фермента людям. Вероятно, это будет укол, но это может быть аэрозольный спрей или пластырь. Тем не менее, эта работа обещает помочь сделать мир более безопасным.
«Мы надеемся, что профилактическое введение эффективных биопоглотителей сделает использование нервно-паралитических агентов гораздо менее привлекательным для воюющих сторон», — сказал Смит.