Framtidens läkemedelsmolekyler under luppen

Ungefär två tredjedelar av kroppen består av vatten. Det är i denna vattenlösning som alla biomolekyler finns, som exempelvis proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror.

– Men molekyler i lösning är inte stela utan rör hela tiden på sig och ändrar form. Vilken form de antar är viktigt för att det ska ta sig till rätt ställe i kroppen och binda till sina läkemedelsmål. Det kan liknas vid en nyckel som passar i sitt lås, säger Emma Danelius vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet.

Viktigt konstruera rätt nyckel

Det är nyckels tänder, det vill säga läkemedlets bindningar till sin målmolekyl, som gör att rätt läkemedel passar på rätt ställe i kroppen.

Men eftersom molekyler i vattenlösning inte är stela som nycklar, utan hela tiden rör på sig och förändrar form, så måste inte bara tänderna, utan även hur läkemedlet (nyckeln) böjer och vrider på sig, vara rätt för att läkemedlet ska fastna i sin målmolekyl.

– Ungefär som att nyckeln skulle vara gjord av gummi istället för metall, och därför kunde böja och vrida sig på olika sätt, säger Emma Danelius.

Ökade investeringar men sämre output

De senaste decennierna har mycket pengar satsats i läkemedelsforskning.

– Vi investerar mer och mer pengar men får ut färre läkemedel på marknaden. Ändå vet vi så otroligt mycket mer idag än vi gjorde för sextio år sedan. Man tror att en av anledningarna till att inte fler läkemedel kommer ut är att klassisk läkemedelsdesign framförallt har använt sig av så kallade ”små molekyler”, som till exempel paracetamol, och att vi nu hittat alla lågt hängande frukter i det området. Man har också sett att den typen av molekyler endast kan användas för ungefär hälften av alla läkemedelsmål som finns för mänskliga sjukdomar.

Idag är därför ett stort och hett forskningsområde inom läkemedelsutveckling att använda lite större molekyler som ofta är peptider (miniproteiner). Dessa är flexibla och det är därför mycket viktigt att studera deras rörelser i lösning, för att kunna hitta en optimal design.

Ny bindning kan ge verkningsfull molekyl

Emma Danelius och hennes forskarkollegor har använt kärnmagnetisk resonansspektroskopi, som liknar magnetröntgen, för att studera formen och konformationen hos miniproteiner i vattenlösning.

– Vi har bland annat visat ett nytt sätt att stabilisera rörligheten hos denna typ av molekyler, med hjälp en bindning som kallas halogenbindning. Vi har även demonstrerat att det krävs en balans mellan hur rörliga och stela dessa typer av molekyler bör vara för att binda optimalt till sina läkemedelsmål. Detta kan användas i design av framtidens läkemedel.

Avhandlingens titel: The solution conformations of macrocycles. Applications in the exploration of weak interactions and in drug development.

Länk till avhandlingen >>

Handledare: Máté Erdélyi

Kontakt:
Emma Danelius, institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet, mobil: 0735- 063 033, e-post: emma.danelius@chem.gu.se

Foto:
Fotograf: Noel Danelius