Das Erhitzen von Proteinen auf Körpertemperatur zeigt neue Medikamentenziele auf

15. Mai 2024

Dieser Artikel wurde nach dem redaktionellen Prozess und den Richtlinien von Science X überprüft. Die Redakteure haben folgende Merkmale hervorgehoben, um die Glaubwürdigkeit des Inhalts zu gewährleisten:

• faktengeprüft
• begutachtete Veröffentlichung
• vertrauenswürdige Quelle
• lektoriert

vom Van Andel Forschungsinstitut

Einige Proteine ändern ihre Form, wenn sie unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt sind und enthüllen bisher unbekannte Bindestellen für Medikamente, hat eine neue Studie ergeben.

Die in Nature veröffentlichten Ergebnisse könnten weite Bereiche der Biologie revolutionieren, indem sie grundlegend verändern, wie die Proteinstruktur untersucht und für das Wirkstoffdesign genutzt wird. Die Studie wurde von Juan Du, Ph.D., und Wei Lü, Ph.D., vom Van Andel Institut geleitet.

Proteine werden im Allgemeinen bei niedrigen Temperaturen untersucht, um ihre Stabilität zu gewährleisten. Die neue Studie zeigt jedoch, dass bestimmte Proteine sehr temperaturempfindlich sind und ihre Form ändern, wenn sie bei Körpertemperatur betrachtet werden.

"Lange Zeit haben wir Proteine studiert, indem wir sie kalt oder gefroren haben. Aber in der realen Welt existieren und funktionieren menschliche Proteine bei Körpertemperatur", so Du. "Unsere Studie beschreibt eine neue Methode, Proteine bei Körpertemperatur zu untersuchen, und zeigt, dass einige Proteine ihre Strukturen bei Wärme drastisch verändern, was neue Möglichkeiten für die strukturgeleitete Arzneimittelentwicklung eröffnet."

Proteine sind die molekularen Arbeitstiere des Körpers. Ihre Form bestimmt, wie sie mit anderen Molekülen interagieren, um ihre Aufgaben zu erfüllen. Durch die Bestimmung der Proteinstruktur können Wissenschaftler Baupläne erstellen, die bei der Entwicklung wirksamerer Medikamente helfen, ähnlich wie Schlüssel, die speziell entworfen werden, um in bestimmte Schlösser zu passen.

Obwohl bekannt ist, dass die Temperatur die molekulare Funktion im Körper beeinflusst, war es technologisch anspruchsvoll, Proteine bei physiologischer Temperatur zu untersuchen. Die Studie der Labore von Du und Lü beschreibt, wie sie diese Hindernisse überwunden haben und bietet Wissenschaftlern einen Leitfaden, wie sie dies in ihren eigenen Experimenten tun können.

Die Studie konzentrierte sich auf ein Protein namens TRPM4, das Herzfunktion und Stoffwechsel unterstützt, einschließlich der Freisetzung von Insulin. Insofern ist TRPM4 mit Schlaganfall, Herzkrankheit und Diabetes, sowie anderen Gesundheitszuständen verbunden.

Um TRPM4 bei Körpertemperatur zu visualisieren, nutzte das Team die leistungsfähigen kryo-elektronenmikroskope (cryo-EM) des VAI, die es Wissenschaftlern ermöglichen, Proteine blitzschnell einzufrieren und detaillierte Bilder ihrer Strukturen zu erstellen. Statt einer Probe bei niedriger Temperatur erhitzten Postdoktorand Jinhong Hu, Ph.D., und Kollegen in den Laboren von Du und Lü die Probe auf Körpertemperatur, bevor sie sie blitzschnell einfroren. Dabei stellten sie fest, dass Liganden - Moleküle, die an Proteine binden - bei Körpertemperatur völlig andere Stellen an TRPM4 binden als bei niedrigeren Temperaturen.

Die Implikationen der heutigen Studie sind weitreichend und unterstreichen die Bedeutung der Untersuchung von Proteinen bei Körpertemperatur, um physiologisch relevante Arzneimittelbindungsstellen zu identifizieren.

Andere Autoren sind Sung Jin Park, Ph.D., Tyler Walter, Ph.D., Ian J. Orozco, Ph.D., Garrett O'Dea und Xinyu Ye vom VAI. Die Kryo-EM-Daten wurden im Cryo-EM-Core und in der David Van Andel Kryo-Elektronenmikroskopie-Suite des VAI gesammelt.

Zeitschrifteninformation: Nature

Zur Verfügung gestellt vom Van Andel Forschungsinstitut