Решение головоломки с болезнью Паркинсона через белковый дизайн

Дофамин является нейротрансмиттером, участвующим во всем, от высших когнитивных функций до моторного контроля, мотивации, возбуждения, подкрепления и сексуального удовлетворения. Рецепторы, на которые он действует, являются давней мишенью для лечения расстройств, таких как болезнь Паркинсона, вызванная дегенерацией дофамина. использование нейронов, которые контролируют движение, сообщает forumssity.

Проблема состоит в том, что в течение по крайней мере двух десятилетий никто не мог «увидеть», как выглядит дофаминовый рецептор, когда он активируется дофамином, - по крайней мере, в недостаточно высоком разрешении, чтобы предложить пути для разработки лекарств, которые могут быть нацелены рецепторы эффективно.

В крупном совместном исследовании, опубликованном в журнале Nature , ученые из лаборатории Патрика Барта из EPFL с коллегами из UTSW и UCSD в настоящее время разработали структуру с высоким разрешением активированной формы дофаминового рецептора в среде нативной липидной мембраны. «Нативный рецептор ведет себя так плохо, а его активная форма настолько преходящи, что попытки наблюдать структуру рецептора« в действии »пока не увенчались успехом», - говорит Барт.

Способ, которым ученые решили проблему, заключался в объединении современных компьютерных аллостерических и новых технологий конструирования белков, разработанных группой Барта, позволяющих ученым создать высокостабильный, но активированный дофаминовый рецептор, структуру которого они могли бы затем изучать и решать.

Команда EPFL создала рецептор с искусственными строительными блоками, такими как активирующие переключатели и сайты связывания de novo, которые заменяли нестабильные, структурно неупорядоченные и инактивирующие участки нативного рецептора.

«Этот гибридный функциональный / новый дизайн вычислительного белка является мощным подходом, поскольку он позволил нам создать рецептор со значительно повышенной активностью и стабильностью, в то же время перепросматривая ключевые нативные функции, такие как опосредованная допамином внутриклеточная передача сигналов и связывание», - говорит Барт.

Успех также стал возможен благодаря использованию высококачественных методов восстановления липидов и криоэлектронной микроскопии, преодолевая препятствия в предыдущих исследованиях, которые пытались определить структуру рецептора с помощью рентгеновской кристаллографии и удерживая рецептор внутри моющих средств.

Проблема в том, что детергенты очень плохо имитируют липидные мембраны клетки, где естественным образом располагаются такие рецепторы, как дофаминовая. Кроме того, моющие средства имеют репутацию искажающих и даже инактивирующих рецепторов, что не помогает при попытке увидеть, как они выглядят в действии. «Это представляет собой первую мембранно-рецепторную структуру атомного уровня, определенную в нативном липидном бислое», - говорит Барт.

«Прорыв позволит улучшить усилия по поиску лекарств против, например, болезни Паркинсона», - добавляет он. «Но это также создает основу для широкого применения функциональных и новаторских подходов к конструированию белка для ускорения определения структуры сложных белковых мишеней и создания белков с новыми функциями для широкого спектра терапевтических и биотехнологических применений».