Ewch i’r prif gynnwys
Benjamin Bax

Dr Benjamin Bax

(e/fe)

Darllenydd

Ysgol y Biowyddorau

Trosolwyg

Rwy'n Ddarllenydd mewn Bioleg Strwythurol yn y Sefydliad Darganfod Meddyginiaethau ym Mhrifysgol Caerdydd. Nod y Sefydliad yw trosi dealltwriaeth o fecanweithiau clefydau yn ddulliau therapiwtig newydd ar gyfer cleifion sydd angen gwell opsiynau triniaeth. Gall gwybodaeth strwythurol am sut mae cyfansoddion yn rhwymo i'w proteinau targed helpu cemegwyr i ddylunio moleciwlau gwell a gall lywio strategaethau ar gyfer gwneud therapiwteg newydd.

Bûm yn gweithio i GlaxoSmithKline am ddeunaw mlynedd (1998-2016); cefnogi timau prosiect gyda data strwythurol, ar ystod o niwrowyddoniaeth, gwrth-ficrobaidd a thargedau eraill, gan gynnwys modulatyddion positif derbynyddion AMPA (Ward, Bax a Harries, 2010;  DOI: 10.1111 / j.1476-5381.2010.00726.x)

Cefnogais y tîm a ddatblygodd y gepotidacin gwrthfiotig newydd (llwyddiannus yng ngham III) gyda data strwythurol (Bax, et al ., 2010 Nature, 466, tt. 935-940) ac rwyf wedi cyhoeddi llawer o strwythurau crisial o gyfadeiladau DNA-gyrase a chyfansoddion (gweler tabl 1 ar Tab Ymchwil - a chyhoeddiadau). Mae strwythurau yn awgrymu bod moleciwlau bach cydffurfiol hyblyg yn aml yn gwneud gwell atalyddion o'r targed cyffuriau cydymffurfiannol hyblyg hwn (cymhleth protein/DNA) na moleciwlau bach mwy anhyblyg.

Cyhoeddiad

2025

2024

2023

2022

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2004

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

1988

1987

Articles

Book sections

Ymchwil

Diddordebau ymchwil

Rwy'n fiolegydd / crisialwr strwythurol. Prif ffocws fy ymchwil yw ceisio deall sut mae cyfansoddion (moleciwlau bach) yn rhyngweithio â gweithgareddau proteinau a'u cymedroli. Nod fy ymchwil yw helpu i gefnogi cemegwyr trwy ddarparu strwythurau i gynorthwyo gyda dylunio cyffuriau dan arweiniad strwythur (gan gynnwys adnabod dyfroedd hapus ac anhapus).

Mae'r prif feysydd sydd o ddiddordeb ymchwil cyfredol yn cynnwys:

  1. Dylunio cyffuriau dan arweiniad strwythur gyda ffocws ar glefydau'r system nerfol ganolog.
  2. Atalyddion topoisomerases math bacteriol IIA (fflworoquinolones, NBTIs, spiropyrimidinetriones ac ati).
  3. Otis. Oligonucleotide-adnabod atalyddion topoisomerase (gweler cyhoeddiadau tab.).

1. Dylunio cyffuriau dan arweiniad strwythur gyda ffocws ar glefydau'r system nerfol ganolog

Mae'r diddordebau'n cynnwys derbynyddion AMPA (10.1021 / jm100679e), derbynyddion NMDA a thargedau eraill.

2. Atalyddion topoisomerases math bacteriol IIA

Mae topoisomerases math IIA yn ensymau hanfodol sy'n rheoleiddio topoleg DNA trwy greu toriad DNA dwbl-sownd dwbl pedair pâr sylfaen dros dro. Mae cyfansoddion sy'n sefydlogi cyfadeiladau DNA-cleavage gyda topoisomerases math bacteriol IIA yn cynnwys y dosbarth cyffuriau fflworoquinolone hynod lwyddiannus yn ogystal â dau gyfansoddyn newydd mewn datblygiad clinigol cam hwyr, zoliflodacin (spiropyrimidinetrione) a gepotidacin (NBTI).

Mae'r strwythurau a benderfynir yn cynnwys y strwythur quinolone cyntaf sy'n dangos y 'bont dŵr-metel-ion' bwysig (Wohlkonig et al., 2010;  DOI: 10.1038 / nsmb.1892).  Mae'r tabl isod yn cynnwys llawer o strwythurau crisial pelydr-X o gyfadeiladau DNA o gyase DNA S.aureus. Oherwydd bod gan sawl cyfadeilad gyrase DNA S. aureus gyda DNA (Bax et al., 2019) anhwylder statig o gwmpas echel ddeublyg y 'dimer' – mae cyfesurynnau biolegol 'cyfadeiladau sengl' ar gael isod – yn nhabl 1. Gweler cyhoeddiadau dan gyfeirnod tab am fwy o fanylion.

Sylwer - mae'r strwythurau crisial gyrase DNA S.aureus hyn yn cynnwys strwythurau sydd â golygfeydd clir o safleoedd rhwymo metel-ion parth TOPRIM - ac yn awgrymu mecanwaith symud sengl ar gyfer DNA-hollti. Mae strwythur burum 2.98Å (cod pdb: 3L4K) wedi'i gymhlethu gan anhwylder statig o amgylch deublyg crisialograffig a gafodd ei fireinio'n wreiddiol gyda dau fetel ym mhob safle gweithredol wedi'i fireinio i fod yn gyson â strwythurau cydraniad uchel diamwys ac mae cyfesurynnau ar gyfer y strwythur burum mireinio hwn ar gael isod yn nhabl 2.

TABL 1 Cyfesurynnau cyfadeiladau biolegol S.aureus DNA gyrase GyrBA ymasiad trincate gyda DNA a chyfansoddion.

Mae cyfesurynnau ar gyfer cyfadeiladau biolegol ar gael (cliciwch i uwchlwytho) yn y colofnau sydd wedi'u labelu 'Cyfesurynnau ar gyfer cymhleth cyntaf (neu ail) mewn uned anghymesur'. Sylwch fod y cynllun rhifo a ddefnyddir yn wahanol i rifo PDB. Os oes gan y cymhleth anhwylder deublyg o amgylch echel y cymhleth mae dau gyfadeilad ar gael, sy'n cynrychioli dau gyfeiriadedd y cymhleth biolegol a welir yn y strwythur crisial. *Noder bod gan y rhan fwyaf o'r cyfadeiladau DNA a restrir un neu ddau o gyfadeiladau yn yr uned anghymesur; ond yn y ddau adeiledd APO (2xco a 2xcq, mae'r GyrBA dimer yn eistedd ar ddeublyg crisialograffig a cheir hanner dimer yn yr uned anghymesur).

Mae'r cyfadeiladau DNA gyrase S.aureus i gyd tua C2 yn gymesur ac mae cyfansoddion wedi'u gweld mewn pedwar pocedi gwahanol: 1 (ac 1'), 2D (ar yr echelin deublyg yn y DNA), 2A (ar yr echelin deublyg rhwng y ddau is-uned GyrA), 3 (a 3').

Na

Cod PDB +

cydraniad

Atalydd             Coords Crystal. (BA-x numb.), Space-group  [cell (a, b, c Å, ac a,b, g °) ] Cyfesurynnau ar gyfer cymhleth cyntaf yn asym. uned* Cyfesurynnau ar gyfer ail gymhleth yn asym. uned*
     

1

1'

2D

2A

3

3'

     

1

2xcq 2.98

dim

-

-

-

 -

-

-

2xcq-BA-x.pdb

P6122, 90,90,416  90,90,120

2xcq-c1.pdb

 

2

2xco 3.1

dim

-

-

-

-

-

2xco-BA-x.pdb

P6122, 90,90,411  90,90,120

2xco-c1.pdb

 
                       
3 9fz6 2.58 dim - - - - - -

9fz6-BA-x.pdb

P61, 94,94,411 90,90,120

9fz6-c1.pdb  

4

6fqv 2.6

dim

-

-

-

-

-

6fqv-BA-x.pdb

P21, 93,125,155  90,96,90

6fqv-c1.pdb

6fqv-c2.pdb

5

5CDR

2.65

dim

-

-

-

-

-

 

5cdr-v2-BA-x.pdb

(hen 5cdr-BA-x.pdb)

P61, 93,93,411 90,90,120

5cdr-v2-c1.pdb

(hen 5cdr-c1.pdb)

 
                       

6

5iwi 1.98

'237

-

-

X

X

-

-

5iwi-v2-BA-x.pdb

5iwi-BA-x.pdb

P61, 93,93,411 90,90,120

5iwi-v2-DNA-No1.pdb

5iwi-v2-DNA-No2.pdb

5iwi-c1a.pdb

5iwi-c1b.pdb

 

7

2xcs

2.1Å

'423

-

-

X

X

-

-

2xcs-v2-BA-x.pdb

2xcs-BA-x.pdb

P61, 93,93,413 90,90,120

2xcs-c1a.pdb

2xcs-c1b.pdb

 

8

6qtk

2.31Å

gepo'

-

-

X

X

-

-

6qtk-BA-x.pdb

P61, 93,93,409   90,90,120

6qtk-c1.pdb

6qtk-c2.pdb

 
9

6qtp

2.37Å
gepo' - - X X - -

6qtp-BA-x.pdb

P21, 86,124,94  90,117,90

6qtp-c1.pdb

6qtp-c2.pdb

 

10

5iwm

2.5Å

'237

-

-

X

X

-

-

5iwm-BA-x.pdb

P61, 94,94,413 90,90,120

5iwm-c1a.pdb

5iwm-c1b.pdb

 

11

4bul

2.6Å

'587

-

-

X

X

-

-

4bul-BA-x.pdb

P61, 94,94,416 90,90,120

4bul-c1a.pdb

4bul-c1b.pdb

 

12

2xcr

3.5Å

'423

-

-

X

X

-

-

2xcr-BA-x.pdb

P212121 113,165,308 90,90,90

2xcr-c1a.pdb

2xcr-c1b.pdb

2xcr-c2a.pdb

2xcr-c2b.pdb

                       

13

5npp 2.22Å

'237 + Thp2

-

-

X

X

X

X

5npp-BA-x.pdb

P61, 93,93,410 90,90,120

5npp-c1a.pdb

5npp-c1b.pdb

 
                       

14

5npk 1.98Å

Thp1

-

-

-

 -

X

X

5npk-BA-x.pdb

P21, 89,121,169 90,90.1,90

5npk-c1.pdb

5npk-c2.pdb

15

6qx1

2.65Å

Benzois'3

-

-

-

-

X

X

6qx1-BA-x.pdb

P61, 93,93,409   90,90,120

6qx1-c1.pdb

 
16

6qx2

3.4
Benzois'3 - - - - X X

6qx2-BA-x.pdb

P21, 188, 410,94  90,120.2,90

Chwe chyfadeilad

yn Asym. uned.

Datrysiad gwael

 
                       

17

5cdp 2.45Å

Etop.

X

-

-

 -

-

-

5CDP-BA-x.pdb

P61, 93,93,411 90,90,120

5CDP-C1.Pdb

 

18

5cdm 2.5Å

QPT-1

X

X

-

 -

-

-

5cdm-v2-BA-x.pdb

5cdm-BA-x.pdb

P61, 94,94,412 90,90,120

5cdm-BA-x.pdb

 

19

8bp2  2.8Å

zoli.

X

X

-

-

-

-

8bp2-BA-x.pdb

P61, 95,95,417 90,90,120

8bp2-BA-x.pdb

 

20

5cdn 2.8Å

Etop.

X

X

-

-

-

-

5cdn-BA-x.pdb

P21, 90, 170, 125,  90, 102, 90

5CDN-C1.Pdb

5cdn-c2.pdb

21

5cdq 2.95Å

Moxi.

X

X

-

 -

-

-

 

5cdq-BA-x.pdb

P21, 88, 171,126,  90, 103, 90

5cdq-c1.pdb

5cdq-c2.pdb

22

6fqm 3.06Å

IPY-T1

X

X

-

 -

-

-

6fqm-BA-x.pdb

P21 88, 172, 125,  90, 103, 90

6fqm-c1.pdb

6fqm-c2.pdb

23

6fqS 3.11Å

IPY-T3

X

X

-

 -

-

-

6fqs-BA-x.pdb

P61, 94,94,420 90,90,120

6fqs-c1a.pdb

6fqs-c1b.pdb

 

24

5cdo 3.15Å

QPT-1

X

X

-

 -

-

-

5cdo-BA-x.pdb

P21, 91,170, 125,  90, 103, 90

5cdo-c1.pdb

5cdo-c2.pdb

25

2xct 3.35Å

Cipro.

X

X

-

 -

-

-

2xct-v2-BA-x.pdb

P21, 89,123,170 90,90.3,90  90

2xct-v2-c1.pdb

2xct-v2-c2.pdb

Troednodyn: '237 = GSK945237; '423 = GSK299423; gepo = geoptidacin; '587 = GSK966587; Thp2 = thiophene 2; Thp1 = thiophene 1; Benzois'3 = benzoisoxazole3; Etop. = etoposide; QPT-1 = QPT-1; zoli. = zoliflodacin; Moxi. = moxifloxacin; IPY-t1 = imidazopyrazinone-tricyclic 1; IPY-T3 = imidazopyrazinone-tricyclic 3; cipro = ciprofloxacin.

Tabl 2 Cyfesurynnau cyfadeiladau biolegol ar gyfer strwythurau crisial adneuedig a mireinio 3L4K

Oherwydd bod 3L4K yn eistedd ar echel deublyg crisialograffig, mae'r dwysedd electron 2.98Å a arsylwyd i bob pwrpas yn gonvolution o ddau strwythur arwynebedd, sy'n gysylltiedig â'r echelin deublyg crisialograffig. Mae hyn yn gwneud mireinio a dehongli'r dwysedd electron yn fwy heriol, ac yn fwy amwys nag a fyddai'n digwydd ar gyfer strwythur grisial pelydr-X 2.98Å nad yw'n dioddef o anhwylder statig o'r fath. Isod cyflwynir cyfesurynnau o'r ddau ddehongliad o'r data: 3lk4.pdb a'r cyfadeiladau sy'n deillio, 3l4k-c1a.pdb a 3l4k-c1b.pdb yw'r dehongliad a gyhoeddwyd yn wreiddiol (Schmidt et al., 2010), tra bod RR-3l4k.pdb ac RR-3l4k-c1a.pdb ac RR-3l4k-c1b.pdb o'r cyfesurynnau mireinio (gweler Bax et al., 2019 am fanylion).

ffeil PDB   Safle gweithredol 1 Safle gweithredol 2    
 

 Safleoedd metel yn meddiannu

WHD Tyr 782

 Safleoedd metel yn meddiannu

WHD Tyr 782'

Cyfesurynnau crisialograffig

Cyfesurynnau ar gyfer cymhleth biolegol

 

A

B

 

A

B

     

3L4K gwreiddiol

1.0

1.0

Tyr

1.0

1.0

Tyr

3lk4.pdb

3lk4-c1a.pdb

3lk4-c1b.pdb

Mireinio RR-3L4K

0.5

0.5

Tyr

0.5

0.5

Tyr

RR-3l4k.pdb

RR-3l4k-c1a.pdb

RR-3l4k-c1b.pdb

Bywgraffiad

Mae gen i BSc mewn Ffiseg a Chemeg o Brifysgol Nottingham a PhD mewn Protein Crystallography o'r adran crisialograffi yng Ngholeg Birkbeck, Prifysgol Llundain.  Mae gen i angerdd am ddefnyddio dylunio cyffuriau strwythur-dywysedig i wneud meddyginiaethau newydd i wella iechyd pobl; a phrofiad sylweddol fel biolegydd strwythurol diwydiannol (yn gweithio i GlaxoSmithKline (GSK) o 1998-2016).

Roedd gen i dri goruchwyliwr rhagorol ar gyfer fy PhD, Tom Blundell, Peter Lindley a Christine Slingsby, a'r strwythur a gafwyd, o betaB2-crystallin, oedd y strwythur 'cyfnewid parth' cyntaf (Bax et al., 1990 - gweler tab Cyhoeddiadau am fanylion).  Cyn symud i ddiwydiant yn 1998 gweithiais ar astudiaethau strwythurol ar nifer o broteinau gan gynnwys: ceruloplasmin (Zaitseva et al., 1996), PI 3-kinase (Panyotou et al., 1992; Dhand et al., 1994), protein kinase C (Srinivassan et al. 1996), 7S NGF (Bax et al., 1997), y ARF G-protein bach (Greasely et al., 1995) a chymhleth o phosducin gyda'r beta/gamma is-unedau o'r transducin protein G heterotrimerig (Loew et al., 1998).

Ymunais â SmithKlineBeecham (GlaxoSmithKline yn ddiweddarach) ym 1998 i weithio fel crisialograffydd protein mewn grŵp bioleg strwythurol newydd.  Roedd strwythurau kinase protein wedi'u datrys yn cynnwys GSK-3beta (Bax et al., 2001; Christopher et al., 2009; Gentile et al., 2011, 2012; Henley et al., 2017).  Helpodd strwythurau crisial modulatyddion positif derbynnydd AMPA ymlaen cemeg ar y targed niwrowyddoniaeth heriol hwn (Ward et al., 2010 a, b; Ward et al., 2011).  Maes astudio mawr oedd gwrthfiotigau newydd (a chyffuriau gwrth-ganser) gan dargedu topoisomerases math II bacteriol (Bax et al., 2010, Chan et al., 2017, 2015, 2014, Miles et al., 2016, 2013, Srikannathasan et al., 2015, Agrawal et al., 2013, Wohlkonig et al., 2010; Germe et al., 2018; Bax et al., 2019).  Penderfynodd strwythurau NBTI mewn cyfadeiladau â gyrase DNA a DNA helpu'r tîm i ddatblygu gepotidacin (Gibson et al., 2019); Gepotidacin yw'r aelod cyntaf o'r dosbarth NBTI o wrthfiotig i gwblhau treial clinigol cam III yn llwyddiannus. 

Yn GSK cyd-gadeiriodd y grŵp meddalwedd bioleg strwythurol a hi oedd cynrychiolydd diwydiannol pwyllgor gwaith CCP4 (mae CCP4 yn gonsortiwm sy'n datblygu meddalwedd crisialograffig).  Arweiniodd sgwrs o benwythnos astudio CCP4 2016 at bapur o'r enw: 'Getting the chemistry right: protonation, tautomers and the importance of H atoms in biological chemistry'.

Ymunais â'r Sefydliad Darganfod Meddyginiaethau yng Nghaerdydd yn 2018.

Meysydd goruchwyliaeth

Current supervision

Harry Morgan

Research student (with Diamond Light Source)

Contact Details

Email BaxB@caerdydd.ac.uk
Telephone +44 29225 11070
Campuses Y Prif Adeilad, Plas y Parc, Caerdydd, CF10 3AT