Molekularne modele kontroli raka
Rak rozwija się znacznie, gdy powstaje możliwość rozsiewu zlokalizowanego nowotworu do innych części organizmu. Heparanaza jest jedną z szeregu cząsteczek, które umożliwiają ten proces, znany jako powstawanie przerzutu nowotworowego. W przypadku raka aktywność heparanazy zostaje zwiększona. Jej celem molekularnym jest siarczan heparanu, występujący w warstwie śródbłonka naczyń krwionośnych. Zwiększona aktywność enzymu sprzyja angiogenezie, a następnie powstawaniu przerzutów, gdy następuje zwiększony dopływ krwi do utworzonego skupiska komórek. W ramach finansowanego przez UE projektu HEPARANASE prowadzono badania nad hamowaniem działania heparanazy jako jednego z kluczowych zagadnień w terapii nowotworowej. Działanie enzymu zależy od obecności miejsca wiązania o specyficznym dla niego kształcie, w którym enzym przyłącza się do cząsteczki docelowej — dopiero potem może nastąpić uwolnienie produktów. W związku z tym znajomość rzeczywistej struktury cząsteczek zaangażowanych w szlaki przemian ma zasadnicze znaczenie. Zespół badawczy Instytutu Chemii Słowackiej Akademii Nauk przeprowadził badania nad modelowaniem molekularnym możliwych substratów i inhibitorów heparanazy. Badacze skoncentrowali się zwłaszcza na roli jonów oraz podstawników w kluczowych miejscach cząsteczek. Obliczenia dokonane metodami chemii kwantowej oraz mechaniki molekularnej wykazały, że przeciwjony, np. Na+, mają stabilizujący wpływ na trójwymiarową strukturę siarczanowanych oligosacharydów, takich jak siarczan heparanu. Zasadniczo, jony te oddziałują z anionami, np. z grupami N-siarczanowymi (-N-SO3) i karboksylowymi (-COO). Takie oddziaływania jonowe wydają się szczególnie ważne w połączeniach między podjednostkami łańcuchów cukrowych. Ten sam zespół badawczy skoncentrował swoje badania na dwóch konkretnych domenach wiązania enzymu z siedmioma różnymi oligosacharydami. Naukowcy badali mechanizm wiązania przy użyciu mechaniki molekularnej oraz analizy konformacyjnej struktury peptydu metodą Monte Carlo. Zebrano dane dotyczące oddziaływań między ligandami zawierającymi elektrodonorowe atomy metali (np. Na+) a grupami podstawionymi w miejscu receptorowym. Znajomość specyfiki oddziaływań cząsteczkowych prowadzących do angiogenezy może stworzyć podstawy projektowania inhibitorów rozwoju nowotworów. Ponadto nasilenie choroby można by powstrzymać poprzez blokowanie rozsiewu nowotworu na poziomie molekularnym.