Исследователи определили трехмерную структуру белкового комплекса, участвующего в зрении позвоночных, с атомарным разрешением, открытие, которое имеет большое значение для нашего понимания биологических сигнальных процессов и разработки более трети лекарств на Земле. рынок сегодня.
Выводы показывают, как сигналы от фотонов (частиц света) усиливаются в глазу. Что еще более важно, исследование дает представление о том, как самое большое семейство белков клеточной мембраны - рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), - работает у людей.
Они участвуют почти во всех биологических процессах в человеческом теле - в том, как мы воспринимаем свет, вкус, запах, или как регулируется частота сердечных сокращений или сокращение мышц - и они являются мишенями для более чем 30% препараты, которые используются сегодня», - сказал Ян Гао, соавтор статьи и научный сотрудник в лаборатории Ричарда Серионе, профессора химии и химической биологии Голдвина Смита и со-старшего автора.
В организме человека насчитывается более 800 GPCR, которые передают сигналы примерно через 20 различных G-белков. GPCR отвечают за восприятие широкого спектра внешних сигналов, таких как гормоны, свет, обоняние и вкус, и вызывают соответствующие реакции внутри клетки. В зрении позвоночных родопсин GPCR способен обнаруживать сигнал всего от одного фотона и посредством активации G-белка трансдуцина и нижестоящих эффекторов усиливать его в 100 000 раз.
Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию для получения структур с атомарным разрешением комплекса родопсин-трансдуцин. Эти структуры не только обеспечивают молекулярную основу зрения позвоночных, но также раскрывают ранее неизвестный механизм того, как GPCR в целом активируют G-белки.
«То, что мы узнали из этих структур на атомном уровне, может быть широко применимо к другим сигнальным системам GPCR», - сказал соавтор Секар Рамачандран, старший научный сотрудник лаборатории Церионе.
Узнавая больше о том, как разные рецепторы специфически взаимодействуют с разными G-белками, исследователи надеются получить представление о разработке лекарств, которые специфически регулируют передачу сигналов GPCR. Ян сказал, что многие побочные эффекты лекарств возникают, когда терапия недостаточно специфична и нацелена как на вредные, так и на полезные пути.
Хунли Ху, научный сотрудник Стэнфордского факультета структурной биологии, является соавтором; Георгиос Скиниотис, профессор молекулярной и клеточной физиологии и структурной биологии в Стэнфорде, является со-старшим автором.