Eiwitten verwarmen tot lichaamstemperatuur onthult nieuwe medicijndoelen

15 mei 2024

Dit artikel is beoordeeld volgens het redactionele proces en de beleidslijnen van Science X. Redacteurs hebben de volgende eigenschappen benadrukt tijdens het waarborgen van de geloofwaardigheid van de inhoud:

• feiten gecontroleerd
• peer-reviewed publicatie
• betrouwbare bron
• gecorrigeerd

door Van Andel Research Institute

Sommige eiwitten veranderen van vorm als ze worden blootgesteld aan verschillende temperaturen, waardoor er eerder onbekende bindingsplaatsen voor medicijnen worden onthuld, zo heeft nieuw onderzoek aangetoond.

De bevindingen, gepubliceerd in Nature, kunnen grote delen van de biologie revolutioneren door fundamenteel te veranderen hoe de structuur van eiwitten wordt bestudeerd en benut voor geneesmiddelenontwerp. De studie werd geleid door Juan Du, Ph.D., en Wei Lü, Ph.D. van het Van Andel Institute.

Eiwitten worden over het algemeen onderzocht bij lage temperaturen om hun stabiliteit te waarborgen. Echter, de nieuwe studie toont aan dat bepaalde eiwitten zeer gevoelig zijn voor temperatuur en hun vorm veranderen wanneer ze bekeken worden bij lichaamstemperatuur.

'We hebben eiwitten al heel lang bestudeerd bij koude of bevroren temperaturen. Maar in de echte wereld bestaan en functioneren menselijke eiwitten bij lichaamstemperatuur,' zei Du. 'Onze studie beschrijft een nieuwe manier om eiwitten te bestuderen bij lichaamstemperatuur en onthult dat sommige eiwitten hun structuren drastisch veranderen als ze warm zijn, wat nieuwe mogelijkheden biedt voor structuurgeleide geneesmiddelenontwikkeling.'

Eiwitten zijn de moleculaire werkpaarden van het lichaam. Hun vorm bepaalt hoe ze interageren met andere moleculen om hun taken uit te voeren. Door de structuur van eiwitten te bepalen, kunnen wetenschappers blauwdrukken maken die de ontwikkeling van effectievere medicijnen sturen, net zoals slotenmakers sleutels ontwerpen om in specifieke sloten te passen.

Hoewel het bekend is dat temperatuur de moleculaire functie in het lichaam beïnvloedt, is het technologisch uitdagend geweest om eiwitten te bestuderen bij fysiologische temperatuur. De studie van de laboratoria van Du en Lü details hoe ze deze problemen hebben overwonnen en biedt wetenschappers een routekaart om dit ook in hun eigen experimenten te doen.

De studie richtte zich op een eiwit genaamd TRPM4, dat de hartfunctie en stofwisseling ondersteunt, inclusief de afgifte van insuline. TRPM4 is daardoor gekoppeld aan beroerte, hartziekte en diabetes, onder andere gezondheidsproblemen.

Om TRPM4 bij lichaamstemperatuur te visualiseren, gebruikten het team VAI's krachtige reeks cryo-elektron microscopen (cryo-EM), waarmee wetenschappers eiwitten kunnen flash bevriezen en gedetailleerde afbeeldingen kunnen samenstellen van hun structuren. In plaats van een lage-temperatuur monster te gebruiken, verhitte Postdoctoraal Onderzoeker Jinhong Hu, Ph.D., en collega's in de laboratoria van Du en Lü het monster tot lichaamstemperatuur voordat ze het flash bevroren. Hierdoor ontdekten ze dat liganden - moleculen die zich aan eiwitten binden - op totaal verschillende plaatsen op TRPM4 interageren bij lichaamstemperatuur dan bij lagere temperaturen.

De implicaties van de studie van vandaag zijn verstrekkend en onderstrepen het belang van het bestuderen van eiwitten bij lichaamstemperatuur om de identificatie van fysiologisch relevante geneesmiddelbindingsplaatsen te garanderen.

Andere auteurs zijn Sung Jin Park, Ph.D., Tyler Walter, Ph.D., Ian J. Orozco, Ph.D., Garrett O'Dea en Xinyu Ye van VAI. De cryo-EM-gegevens werden verzameld in de Cryo-EM Core van VAI en de David Van Andel Cryo-Electron Microscopy Suite.

Tijdschrift informatie: Nature

Verstrekt door Van Andel Research Institute