Человек обладает свыше 800 рецепторов типа GPCR, передающих сигналы примерно через 20 различных белков G. гормоновОсвещение, запахи и вкусы запускают реакции внутри клеток.
У позвоночных родопсин GPCR способен обнаружить сигнал даже от одного фотона и, активировав белок G-трансдуцин и последующие эффекторы, значительно усиливает его.
Ученые определили трехмерную структуру белкового комплекса, обеспечивающего зрение позвоночным животных, с атомной точностью.
Учёные сообщают, что данное исследование оказывает существенное влияние на наше понимание процессов биологической сигнализации и создания большей части медикаментов, существующих в настоящее время.
Открытия демонстрируют механизмы усиления сигналов от фотонов в глазу. Исследование также предоставляет подробное представление о функционировании рецепторов, связанных с G-белками (GPCR), — наибольшего семейства белков клеточных мембран у людей.
Ян Гао, один из первоначальных авторов статьи, заявил: «Участвуют почти во всех биологических процессах в организме человека — как мы воспринимаем свет, вкус, запах, или как регулируется сердечный ритм или сокращаются мышцы — и являются мишенями для более чем 30% лекарств, которые применяются сегодня».
Ученые применили метод криоэлектронной микроскопии для получения структур с атомным разрешением комплекса родопсин-трансдуцин. Эти структуры не только предоставляют молекулярную основу зрения позвоночных, но и обнаруживают ранее неизвестный механизм активации G-белков GPCR.
Секар Рамачандран, старший научный сотрудник лаборатории Cerione и один из первых авторов работы, заявил: «Познания, полученные в ходе изучения этих структур на атомном уровне, могут быть применимы к другим системам сигнализации GPCR».
Получив больше информации о соединении рецепторов с G-белками, можно представить разработку лекарств для специфической регуляции передачи сигналов GPCR. Многое побочных эффектов лекарств происходит из-за неспецифичности методов лечения, затрагивающих как вредные, так и полезные пути.
Хонгли Ху, доктор наук из Стэнфордского отделения структурной биологии, и Георгиос Скиниотис, профессор молекулярной и клеточной физиологии и структурной биологии в Стэнфорде, являются авторами публикации в журнале Molecular Cell.