L'augmentation de la résistance aux antibiotiques parmi les bactéries infectieuses courantes est une menace préoccupante pour la santé qui pousse de nombreux scientifiques à rechercher une solution. Jennifer Hines, Doctorat., professeur de chimie et de biochimie à l'Université de l'Ohio, est l'un des rares à se tourner vers les structures d'acide ribonucléique (ARN) pour la découverte de nouveaux médicaments. Son groupe de recherche étudie un régulateur clé de l'expression des gènes bactériens constitué d'ARN, appelé riboswitch, cela pourrait être crucial dans la conception de nouveaux médicaments pour tuer les bactéries.

"Tout comme un interrupteur que vous effleurez avec votre doigt et allumez ou éteignez la lumière, le repliement global de l'ARN change en réponse aux interactions avec la molécule de signalisation, ", a déclaré Hines. "Mon groupe de recherche travaille à la conception de petites molécules qui peuvent perturber cette interaction clé de la molécule de signalisation d'ARN afin d'éteindre définitivement l'interrupteur et de tuer spécifiquement les bactéries."

Pour déterminer la structure de ces nouveaux antibiotiques potentiels, Le groupe de Hines teste comment différentes petites molécules interagissent avec l'ARN riboswitch. Puisque Hines doit tester l'amarrage de bibliothèques entières de petites molécules sur le riboswitch, elle utilise la puissance du cluster Oakley du Ohio Supercomputer Center pour accélérer le processus de calcul. Cela lui permet de tester plusieurs sites d'ARN contre de nombreuses petites molécules différentes pour identifier le meilleur appariement.

Bien qu'effectuer un seul calcul avec une molécule puisse prendre deux minutes à Hines sur son ordinateur de laboratoire, le même calcul est fait presque dès qu'elle y entre en utilisant le cluster Oakley. Elle réalise également des économies en utilisant les licences logicielles partagées MacroModel et Glide via OSC.

« En bout de ligne, Je ne peux pas me permettre plus d'un ordinateur dans mon laboratoire pour y travailler, " dit Hines. " Si j'ai plusieurs étudiants avec des projets différents, ils doivent s'aligner les uns après les autres alors qu'avec le Ohio Supercomputer Center, ils peuvent tous y travailler en même temps. Cela permet à plus de personnes d'enquêter simultanément et les calculs s'exécutent beaucoup plus rapidement."

Les antibiotiques ne sont pas le seul domaine pharmaceutique où l'ARN est prometteur. Traditionnellement, des avancées significatives dans la découverte de médicaments ont été réalisées grâce au ciblage de protéines ou d'ADN spécifiques. L'ARN est également présent dans chaque cellule vivante, mais dans le passé a été négligée en tant que cible thérapeutique potentielle. Parce qu'il est impliqué dans presque tous les processus chimiques biologiques, a pourtant une structure relativement simple, c'est une cible attrayante dans le monde de la découverte de médicaments. Hines a déclaré que ce n'est qu'au cours des dernières années que l'ARN est devenu un acteur majeur pour les biologistes structurels et moléculaires qui recherchent de nouvelles thérapies.

"C'est juste époustouflant ce que l'ARN fait dans les bactéries, chez l'homme et chez les virus, " a déclaré Hines. "Nous ne sommes qu'à l'aube du ciblage de l'ARN à des fins de découverte de médicaments et donc avec l'ARN étant si élégamment impliqué dans toutes sortes de processus de réglementation, si vous obtenez plus d'informations sur les meilleures façons de cibler l'ARN avec de petites molécules, vous pourriez potentiellement ouvrir de nouveaux domaines pour la recherche anticancéreuse, recherche antivirale, en plus de la recherche antibactérienne que je fais."