У человека более 800 GPCR, которые передают сигналы примерно через 20 разнообразных G белков. GPCR отвечают за восприятие широкого спектра внешних сигналов — например, гормонов, света, обоняния и вкуса — и активацию соответствующих реакций внутри клетки.
В зрении позвоночных родопсин GPCR оборудован для идентификации знака только из одного фотона и посредством инициации трансдуцина G-белка и нижестоящих эффекторов усиливает его многократно.
Теперь ученые решили трехмерную структуру белкового комплекса, участвующего в видении позвоночных при атомном разрешении.
По словам ученых, исследование имеет широкие последствия для нашего понимания процессов биологической сигнализации и разработки более трети лекарств на рынке сегодня.
Открытия раскрывают, как сигналы от фотонов (частиц света) усиливаются в глазу. Кроме того, исследование дает подробное представление о том, как наибольшее семейство белков клеточных мембран — рецепторы, связанные с G-белками (GPCR), — работают у людей.
Ян Гао, один из первых авторов статьи, сказал : «Они участвуют почти во всех биологических процессах в организме человека — как мы воспринимаем свет, вкус, запах или как регулируется сердечный ритм или сокращаются мышцы — и они являются мишенями для более чем 30% лекарств, которые используются сегодня».
Для исследования ученые использовали метод криоэлектронной микроскопии, чтобы получить структуры с атомным разрешением комплекса родопсин-трансдуцин. Структуры не просто дают молекулярную основу зрения позвоночных, но, кроме того, раскрывают ранее неизвестный механизм того, как GPCR, как правило, активируют G-белки.
Один из первых авторов Секар Рамачандран, старший научный сотрудник лаборатории Cerione, сказал: «То , что мы узнали из этих структур на атомном уровне, может быть широко применимо к другим системам сигнализации GPCR».
«Узнав больше о том, как разные рецепторы, в частности, соединяются с разными G-белками, мы надеемся получить представление о разработке лекарств, которые специфически регулируют передачу сигналов GPCR. Многие лекарственные побочные эффекты возникают, когда методы лечения недостаточно специфичны и направлены как на вредные, так и на полезные пути».
опубликовано в журнале Molecular Cell. Хонгли Ху, доктор наук в Стэнфордском отделении структурной биологии, является одним из первых авторов; Георгиос Скиниотис, профессор молекулярной и клеточной физиологии и структурной биологии в Стэнфорде, является соавтором.