Podgrzewanie białek do temperatury ciała ujawnia nowe cele dla leków

15 maja 2024 r.

Ten artykuł został zweryfikowany zgodnie z procesem redakcyjnym i polityką Science X. Redaktorzy zwrócili uwagę na następujące cechy podczas zapewniania wiarygodności treści:

• sprawdzanie faktów
• opublikowana recenzja naukowa
• zaufane źródło
• korekta

przez Van Andel Research Institute

Niektóre białka zmieniają swój kształt w obliczu różnych temperatur, ujawniając wcześniej nieznane miejsca wiązania dla leków, jak wynika z nowych badań.

Wyniki, opublikowane w "Nature", mogą zrewolucjonizować szerokie obszary biologii, fundamentalnie zmieniając sposób, w jaki studiuje się strukturę białek i wykorzystuje ją do projektowania leków. Badanie prowadzone było pod kierownictwem Juan Du, Ph.D., i Wei Lü, Ph.D., z Van Andel Institute.

Białka zazwyczaj są badane w niskich temperaturach, aby zapewnić ich stabilność. Jednakże nowe badanie pokazuje, że niektóre białka są bardzo wrażliwe na temperaturę i zmieniają swój kształt, gdy są obserwowane w temperaturze ciała.

'Przez długi czas metody, które stosowaliśmy do badania białek, wymagały, aby były one zimne lub zamrożone. Ale w rzeczywistości białka ludzkie istnieją i działają w temperaturze ciała', powiedział Du. 'Nasze badanie opisuje nowy sposób badania białek w temperaturze ciała i ujawnia, że niektóre białka drastycznie zmieniają swoje struktury, gdy są ciepłe, co otwiera nowe możliwości dla rozwoju leków opartych na strukturze.'

Białka są molekularnymi koniami roboczymi organizmu. Ich kształt determinuje, jak oddziałują z innymi cząstkami do wykonania swojej pracy. Określając strukturę białka, naukowcy mogą stworzyć plany, które kierują opracowaniem skuteczniejszych leków, podobnie jak ślusarze projektują klucze, które pasują do konkretnych zamków.

Chociaż jest dobrze wiadomo, że temperatura wpływa na funkcjonowanie cząsteczek w organizmie, badanie białek w temperaturze fizjologicznej było technologicznie trudne. Badanie przeprowadzone przez laboratoria Du i Lü szczegółowo opisuje, jak poradzili sobie z tymi problemami, dostarczając naukowcom plan działania w ich własnych eksperymentach.

Badanie skupiło się na białku o nazwie TRPM4, które wspiera funkcję serca i metabolizm, w tym wydzielanie insuliny. W związku z tym TRPM4 jest powiązane z udarem, chorobą serca i cukrzycą, a także z innymi schorzeniami zdrowotnymi.

Aby zwizualizować TRPM4 w temperaturze ciała, zespół wykorzystał mocne zestawienie kriomikroskopów elektronowych (krio-EM) VAI, które pozwalają naukowcom szybko zamrażać białka i tworzyć szczegółowe obrazy ich struktur. Zamiast używać próbki o niskiej temperaturze, stypendysta postdoktorancki Jinhong Hu, Ph.D., i jego koledzy z laboratoriów Du i Lü podgrzewali próbkę do temperatury ciała przed jej szybkim zamrożeniem. Dzięki temu odkryli, że ligandy - cząsteczki wiążące się z białkami - oddziałują z zupełnie innymi miejscami na TRPM4 w temperaturze ciała niż w niższych temperaturach.

Implikacje dzisiejszego badania są dalekosiężne i podkreślają wagę badania białek w temperaturze ciała, aby zapewnić identyfikację fizjologicznie istotnych miejsc wiązania leków.

Inni autorzy to Sung Jin Park, Ph.D., Tyler Walter, Ph.D., Ian J. Orozco, Ph.D., Garrett O'Dea i Xinyu Ye z VAI. Dane krio-EM zostały zebrane w Cryo-EM Core VAI i David Van Andel Cryo-Electron Microscopy Suite.

Informacje o czasopiśmie: Nature

Dostarczone przez Van Andel Research Institute