Поиск публикаций  |  Научные конференции и семинары  |  Новости науки  |  Научная сеть
Новости науки - Комментарии ученых и экспертов, мнения, научные блоги
Реклама на проекте

Как «подсмотреть за жизнью» мембранных белков

Четверг, 30 Апрель, 23:04, poisknews.ru
30.04.2020В работе, опубликованной в журнале Current Opinion in Structural Biology, биофизики из МФТИ рассказали, как увидеть мембранные рецепторы в разных состояниях. Детальная информация о структуре и динамике таких белков позволит создавать эффективные и безопасные лекарства от многих заболеваний.Клетки живых организмов ежесекундно получают огромное количество сигналов из окружающей их среды. Большая часть сигналов передается с помощью особых молекул-регуляторов, например гормонов. Большинство сигнальных молекул не имеют способности проникать через плазматическую мембрану клетки, поэтому распознавание многих сигналов происходит непосредственно на плазматической мембране. Для этого на ней расположены молекулы мембранных белков-рецепторов.Мембранные рецепторы — молекулярные «переводчики» сигнала с «внеклеточного языка» на внутриклеточный. Функционирование мембранных рецепторов жизненно важно для клеток и организма в целом. При нарушении работы рецепторов возникает ситуация, в которой клетки перестают понимать друг друга, что приводит к заболеваниям организма.Одной из разновидностей мембранных рецепторов являются рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCR — G protein-coupled receptors). В основе структуры всех представителей данного семейства лежат семь спиралей, пронизывающих плазматическую мембрану (рисунок 1). Внутри клетки с таким рецептором связывается G-белок. При взаимодействии сигнальной молекулы с рецептором происходит изменение трехмерной структуры (конформации) рецептора, что приводит к активации G-белка. Активированный G-белок, в свою очередь, запускает сигнальный каскад внутри клетки, который приводит к ответу на сигнал.CAFA8763-6A9F-4629-92F7-3B722D769CEA-300x225.jpegРисунок 1. Общий вид GPCR, связанного с G-белком. Источник: Анастасия Гусач ©Мембранные белки семейства GPCR оказались виновниками множества нейродегенеративных и сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых видов рака. Также показано участие GPCR-белков в развитии ожирения, диабета, психических заболеваний и многих других патологий (рисунок 2). По этой причине рецепторы семейства GPCR стали мишенями для лекарств, позволяющих бороться с болезнями. Значительная доля лекарственных препаратов, присутствующих сейчас на фармацевтическом рынке, воздействуют именно на рецепторы данного семейства.4F3319D8-6EB9-418A-938A-BA847AE901C7-300x193.jpegРисунок 2. Основнеые рецепторы семейства GPCR, связанные с заболеваниями. Источник: Анастасия Гусач ©Один из современных подходов в разработке лекарств основан на исследовании трехмерной структуры молекул GPCR. Но в случае мембранных рецепторов их применение представляет собой долгий и крайне трудоемкий процесс. И даже в случае успеха полученные данные не отражают всей картины поведения молекулы в клетке.Перед учеными сейчас стоит выбор: “заморозить” белок в одном состоянии и получить точный “моментальный снимок” либо же увидеть его в динамике, но “размыто”. В первом случае используется кристаллография или криоэлектронная микроскопия, во втором — спектроскопические методы,— комментирует Анастасия Гусач, научный сотрудник лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком МФТИ.Авторы работы показали, как, скомбинировав два подхода — структурный и спектроскопический — получить наиболее точную информацию о механизмах работы белков семейства GPCR (рисунок 3). Так, методы электронного парамагнитного резонанса (DEER) и Фёрстеровского резонансного переноса энергии (FRET) выступают в роли «атомной линейки», обеспечивая точные измерения расстояния между отдельными атомами и их группами в белке. Метод ядерного магнитного резонанса (NMR) позволяет увидеть общую форму молекулы рецептора, а модифицированные методы масс-спектрометрии (HRF-MS, HDX-MS) — проследить доступность отдельных групп атомов белка для растворителя, понять, какие части молекулы экспонированы наружу.Для исследования динамики работы GPCR используются самые современные экспериментальные биофизические методы исследований — спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и методы продвинутой флуоресцентной микроскопии, в том числе микроскопии одиночных молекул,— говорит Алексей Мишин, заместитель руководителя лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком МФТИ.Биофизики, изучающие работу GPCR с помощью различных методов, сейчас всё больше сотрудничают, организуя большие и продуктивные коллаборации. Мы надеемся, что этот обзор позволит различным специалистам в своих методах найти больше точек соприкосновения и в итоге получить более полное представление о жизни рецепторов,— дополняет Анастасия Гусач.20200429_Figure2_rus-300x172.pngРисунок 3. Последовательность процессов, происходящих при активации рецептора семейства GPCR. Источник: Anastasiia Gusach, Current Opinion in Structural BiologyПолученная подробная информация о «жизни» мембранных рецепторов GPCR, об их переходах между различными состояниями с атомной точностью существенно расширяет возможности для рационального дизайна лекарств (structure-based drug design).Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Российского научного фонда.Пресс-служба МФТИThe post Как «подсмотреть за жизнью» мембранных белков appeared first on Поиск - новости науки и техники.
Читать полную новость с источника 

Комментарии (0)