A Washingtoni Egyetem tudósaiból álló nemzetközi csapat feltérképezte a G protein-kapcsolt receptor (GPCR) első kristályszerkezetét, amely egy olyan fehérjecsalád egyike, amely a látástól a látás fejlődéséig mindenben kulcsfontosságú. emberi embrió, a Science augusztus 4-i számában megjelent cikk szerint.
A fehérje modellje a folyóirat borítóján található, amelyet az American Association for the Advancement of Science ad ki.
A tudósok által feltérképezett konkrét GPCR a rodopszin, egy fényreceptor fehérje, amely a látás első lépését végrehajtó retina rúdsejtek sejtmembránjaiban található. Egy környezeti jelet - fényt - biológiai hatásgá alakít át - idegi jellé az agyba. A folyamatot fototranszdukciónak nevezik. A GPCR-ek azonban ennél többet tesznek. Ez az egyik legnagyobb, az emberi genomban kódolt fehérjecsalád, amely a genom nagyjából 3 százalékát teszi ki.
Az ezen a modellen alapuló munkának „messze ható következményekkel kell járnia” – írja Henry R. Bourne és Elaine C. Meng, a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem munkatársa az újságot kísérő cikkében. "A megszerzett új ismeretek segítenek megérteni, hogy a GPCR-ek hogyan közvetítik az embrionális fejlődést szabályozó jeleket, és szabályozzák a szívet, az ereket, az agy szinaptikus forgalmát, és gyakorlatilag minden eukarióta sejt funkcióját."
Míg a genomokra az utóbbi időben jogosan sok figyelem irányul, a genomok által termelt fehérjék azok, amelyek valójában működnek a sejtben. Például a GPCR-ek részt vesznek a nyelvben található receptorokban - amelyek az ízért felelősek - és az orrban, amelyek felelősek a szagok észleléséért. Más GPCR-ek részt vesznek a szívverés szabályozásában. Még az agyban is megtalálhatók, az ópiát receptorokban, amelyek valakit a kábítószer-függőséghez kötnek. Más szóval, a GPCR-ek szinte minden élettani folyamatban részt vesznek. "Mivel a mögöttes szerkezet hasonló, a G-fehérjéhez kapcsolt receptorok egyikének megértése fontos mindegyik megértéséhez. Ez az első struktúra olyan számítási modelleket biztosít, amelyek elvezetnek bennünket a jövőbeli kísérletek során, hogy megfejtsük a többi receptor működését" - mondta a lap. vezető szerző, Dr. Krzystof Palczewski, a Washingtoni Egyetem Orvostudományi Karának szemészeti professzora. Dr. Tetsuji Okada, Palczewski laboratóriumának posztdoktori ösztöndíjasa kezdeményezte a projektet, és sötétben dolgozott a szarvasmarha rúdsejtekből származó fehérje kristályosításán. A munkát sötétben kellett végezni, mert ha a fehérjét fény éri, akkor megváltozik, akárcsak az emberi szem fény hatására.
A projekt további kritikus munkatársai közé tartozik Dr. Ronald E. Stenkamp, az UW biológiai szerkezetének docense és Dr. Masashi Miyano, a Riken Harima Intézet Strukturális Biofizikai Laboratóriumának munkatársa, Riken, Japán. Mind a kutatók, mind a laboratóriumaik részt vettek az 50 gigabájtnyi adat válogatásában, hogy ábrázolják 348 aminosav helyzetét a kristály szerkezetében.
A cikk címe: "Rhodopsin kristályszerkezete: A G fehérjéhez kapcsolt receptor." Palczewski, Stenkamp, Okada és Miyano mellett a szerzők közé tartozik Takashi Kumasaka, Tetsuya Hori, Hiroyuki Motoshima, Masaki Yamamoto (a Riken Intézet összes tagja), valamint Craig A. Behnke, Brian A. Fox, Isolde Le Trong és David C. Teller (az UW Biomolekuláris Szerkezeti Központ egésze.)
A fehérje szerkezetének megértése segíthet azoknak a tudósoknak, akik számos rendellenesség gyógyszeres kezelését próbálják kifejleszteni, a látásproblémáktól a kábítószer-függőségig és a depresszióig, mondja Palczewski. Például az egyik jól ismert GPCR a szerotoninra reagáló receptor, amely úgy tűnik, jelentős szerepet játszik a hangulatban.
A GPCR-ek számos betegség esetén a farmakológiai beavatkozások egyik fő célpontjai. A cikk szerzői abban reménykednek, hogy a GPCR-ekkel kapcsolatos szerkezeti információk jelentős előrelépéshez vezethetnek a gyógyszertervezésben, talán azáltal, hogy jobban meghatározzák azokat a ligandumokat, amelyek blokkolhatják vagy felgyorsíthatják a sejtműködést. Amellett, hogy az első feltérképezett GPCR, a rodopszin jelenleg az egyike annak a mintegy 10 membránfehérjének, amelyet ilyen részletességgel térképeztek fel. Ennek az az oka, hogy a membránfehérjék nem kristályosodnak könnyen. A legtöbb eddig elemzett fehérje oldható, és a membrán belsejében található.
