Innovative experimental modelling of dynamic protein states
- Reference number
- ITM17-0218
- Start and end dates
- 190101-221231
- Amount granted
- 6 240 095 SEK
- Administrative organization
- Swedish University of Agricultural Sciences
- Research area
- Life Science Technology
Summary
We want to create an innovative protocol that enables users through modelling using NMR data to: (a) To probe the active conformation of proteins with multiple structures, especially of the active site of such proteins by extending the current state of the art NMR/calculation approaches by addition of experimental dynamical parameters of side-chain nuclei belonging to the active site of the protein. (b) To derive useful conformational information from disordered proteins in complex with a ligand (a small molecule or another protein or oligonucleotide or oligo- saccharide) Such a protocol is currently missing and is a major obstacle in drug design and a reason that projects are closed. A considerable amount of work has been done to measure many different kinds of dynamics by NMR in proteins. However, much of this work is tailored to suit specific systems, often small protein with rigid conformation. Our idea is to condense all earlier work, with a focus on side-chain dynamics measurements, add any missing piece, and make a protocol that gives the user a clear scheme in how to probe the conformation of proteins with flexible structure and/or disordered proteins with focus on the active site/interaction surface of the protein. We will use three models that exhibits both multiple conformation as well as disorder to make this protocol. The models are based on projects closed by the pharmaceutical industry due to lack of structural information.
Popular science description
De allra flesta läkemedel som finns och som är under utveckling interagerar med enzymer i kroppen. Ett problem i rationell läkemedelsutveckling är att enzymet som är målet för ett eventuellt läkemedel inte kan studeras med tillräcklig noggrannhet. Vanligtvis studeras enzymet med kristallografi eller olika spektroskopiska metoder. Om enzymet är stabilt, det vill säga har endast en fast form eller struktur så brukar undersökningen fungera bra och man kan använda resultatet till att beräkna hur ett nytt läkemedel ska se ut för att interagera med enzymet. Men i många fall föreligger enzymet ifråga i flera former och/eller saknar helt en fast form. I dessa fall så är det så gott som omöjligt att beräkna hur ett möjligt läkemedel skulle se ut för att kunna interagera med enzymet. I dessa fall är det vanligt att läkemedelsprojektet läggs ner. Vi föreslår nu i detta projekt att vi ska upprätta ett protokoll med mätmetoder och beräkningsmetoder som kan lösa strukturen på dessa enzym som förkommer antigen i flera former eller saknar fast form. Mätmetoden vi kommer att använda är NMR spektroskopi. Vi planerar att kombinera de senaste mätmetoderna inom NMR spektroskopi med nya metoder som vi själva tar fram. Metodutvecklingen kommer att fokusera på att rörligheten på atomerna i aminosyrornas sidokedjor utvärderas och mäts. Dessa mätvärden kommer sedan att kombineras med andra traditionella mätmetoder och användas för att beräkna strukturen på enzymet. Protokollet vi tar fram kommer att testas på flera olika enzym för att säkerställa att det fungerar korrekt inte bara på ett enzym. Ett framgångsrikt projekt kommer att leda till att fler enzym än nu kan användas som mål för läkemedelsutveckling. Vi planerar för att stödja mindre svenska läkemedelsutvecklingföretag i användningen av protokollet vi har utvecklat. Dessa har ofta begränsade resurser och ett protokoll med klar tidsram och förutsägbara kostnader skulle göra strukturprojekt utförbara. Ett framgångsrikt strukturprojekt kommer att hjälpa deras läkemedelsutveckling och tillföra värde till deras projekt.