Исследователи определили трехмерную структуру белкового комплекса, участвующего в зрении позвоночных при атомном разрешении, и обнаружили, что это имеет широкие последствия для нашего понимания процессов биологической сигнализации и разработки более трети лекарственных препаратов на рынке сегодня. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Molecular Cell.
Материалы и методы обследования
Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию для получения структур с атомным разрешением комплекса родопсин-трансдуцин.
Результаты научной работы
Полученные данные показывают, как сигналы от фотонов (частиц света) усиливаются в глазу. Что еще более важно, исследование дает представление о том, как наибольшее семейство белков клеточной мембраны — рецепторы, связанные с G-белком (GPCR) — работают на людях.
«Белки клеточной мембраны участвуют почти во всех биологических процессах в организме человека — как мы воспринимаем свет, вкус, запах или как регулируется сердечный ритм или сокращаются мышцы — и они являются мишенью для более чем 30% препаратов, которые используются сегодня», — комментирует автор исследования Ян Гао (Yang Gao), научный сотрудник в лаборатории Ричарда Черионе (Richard Cerione).
У человека более 800 GPCR, которые передают сигналы примерно через 20 различных G белков. GPCR ответственны за восприятие широкого спектра внешних сигналов — таких как гормоны, свет, обоняние и вкус — и индукцию соответствующих реакций внутри клетки. В зрении позвоночных родопсин GPCR способен обнаруживать сигнал только от одного фотона и, активируя трансдуцин G-белка и нижестоящие эффекторы, усиливать его в 100 000 раз. 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 системам сигнализации GPCR», — объясняет Ян Гао.
Узнав больше о том, как рецепторы специфически связываются с разными G-белками, исследователи надеются получить представление о разработке лекарственных препаратов, которые специфически регулируют передачу сигналов GPCR. По словам Янга, многие лекарственные побочные эффекты возникают, когда методы лечения недостаточно специфичны и направлены как на вредные, так и на полезные пути.
Авторы другого исследования утверждают, что белок саркоспан поможет в лечении мышечной дистрофии Дюшенна.
