Forscher des Indian Institute of Technology Kanpur (IIT Kanpur) haben zusammen mit dem Labor des Nobelpreisträgers Professor David Baker von der University of Washington Miniproteine entwickelt, die GPCR-Rezeptoren blockieren können.
Diese Rezeptoren, die sich auf der Oberfläche von Zellen befinden, spielen eine Schlüsselrolle bei der Signalübertragung und dienen als Angriffspunkte für viele moderne Medikamente. Die traditionelle Suche nach Molekülen für sie erfordert das Testen von Millionen von Verbindungen im Labor – ein langwieriger und kostspieliger Prozess.
Der neue Ansatz nutzt künstliche Intelligenz für das Design von Miniproteinen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit an bestimmte GPCRs binden. Anschließend werden nur die vielversprechendsten Kandidaten unter Laborbedingungen getestet. Dies reduziert Zeit und Kosten in den frühen Phasen der Medikamentenentwicklung erheblich.
Die Studie mit dem Titel „De novo design of miniproteins targeting GPCRs“ wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Das Team entwickelte Miniproteine für die Rezeptoren CXCR4 und CCR5, die als potenzielle Angriffspunkte bei Krebs und HIV-Infektionen untersucht werden.
Am IIT Kanpur wurde mithilfe der Kryo-Elektronenmikroskopie visualisiert, wie sich eines der Miniproteine an CXCR4 bindet und dessen Funktion beeinflusst. Dies bestätigte die Genauigkeit des computergestützten Designs.
Die Arbeit wurde vom Labor von Professor Baker, Nobelpreisträger für Chemie im Jahr 2024, geleitet. Einen wesentlichen Beitrag leistete Professor Arun K. Shukla vom IIT Kanpur zusammen mit seinem Team: Dr. Ramanuj Banerjee, Manishankar Ganguly, Annu Dalal, Sudha Mishra und Shachi Sinha. Die Studie wurde von der Anusandhan National Research Foundation, dem Department of Biotechnology und dem Lady Tata Memorial Trust unterstützt.
Obwohl diese Miniproteine noch keine Medikamente sind und Jahre der Erprobung bevorstehen, zeigt die Methode den praktischen Nutzen von KI im Proteindesign. Wie wird dieses Werkzeug die Entwicklung von Arzneimitteln für komplexe Zielmoleküle beeinflussen?
