loader
Срочные новости раздела
Биофизики исследовали работу лекарств против астмы на молекулярном уровне

Биофизики исследовали работу лекарств против астмы на молекулярном уровне

Научная группа сотрудников Центра изучения молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ в коллаборации с учеными из США, Канады, Франции и Германии определила пространственную структуру CysLT1 рецептора.

Участки CysLT1 (оранжевый), отвечающие за активацию рецептора, в сравнении с другими GPCR © Luginina et al./ Science Advances

Рецепторы, сопряженные с G-белком, называемые сокращенно GPCR, от английского G-protein-coupled receptors, — это белковые молекулярные машины, встроенные в мембрану (внешнюю оболочку) клетки. CysLT1 является одним из таких рецепторов. Каждый GPCR специфично ловит сигнал извне и ретранслирует его внутрь клетки. Сигналы могут быть крайне разнообразными: от фотонов света до молекул жира, небольших белков или фрагментов ДНК. Внутри клетки эффект, вызываемый рецептором, также может приводить к различным последствиям: от деления или перемещения клетки до ее гибели. Такое «клеточное общение» — ключевой этап в функционировании нашего организма, и неудивительно, что во всех процессах нашего тела так или иначе задействованы GPCR. Поэтому ученым интересно понять, во-первых, как устроены эти биологические машины, а во-вторых, как можно на них повлиять, ведь около 40% существующих на сегодняшний день лекарств действуют именно на эту группу белков. Для этого на помощь приходит структурная биология.

Структурная биология — сложный синтез разных направлений физики и биологии: генной инженерии, получения белка в искусственных условиях, очистки белка и его кристаллизации. Дальше вступает физика. Ученые просвечивают кристаллы мощным рентгеновским излучением и на выходе получают дифракционную картину. Математическая обработка полученной информации позволяет с точностью до нескольких ангстрем узнать, как расположены атомы в молекуле закристаллизованного белка. Для этого нужны действительно мощные источники рентгена: синхротроны или более новая для структурных биологов технология — лазеры на свободных электронах. В обоих случаях электроны разгоняются до околосветовых скоростей, а затем в синхротроне движутся по искривленной, близкой к круговой, траектории, а в лазере на свободных электронах — проходят длинный участок противоположно направленных магнитов, ондулятор. Синхротроны применялись в структурной биологии начиная с 1970-х, а лазеры на свободных электронах в белковой кристаллографии — относительно недавно, начиная с 2010-х, и уже подарили научному сообществу несколько сотен структур, благодаря своему сверхмощному излучению и возможности получать дифракционные данные с кристаллов размером около 1 микрометра.

В данной работе сотрудники лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком, МФТИ исследовали рецептор CysLT1. Этот GPCR участвует в воспалительных процессах и играет важную роль в развитии аллергических заболеваний, в том числе астмы, от которой сейчас страдает около 10% населения планеты. Группе биофизиков с Физтеха удалось получить детальную 3D-структуру рецептора с двумя лекарствами, прописываемыми от астмы, аллергического ринита и крапивницы, — зафирлукастом и пранлукастом. Кристаллы с пранлукастом получились относительно крупными, 0,3 мм в длину, и были исследованы на французском синхротроне ESRF в Гренобле, а кристаллы с зафирлукастом могли дорасти лишь до нескольких микрометров, и были исследованы в Калифорнии, на Стэндфордском лазере на свободных электронах (LCLS). Канадские коллеги помогли исследовать передачу сигнала нашим рецептором.

«Эти структуры, ставшие для нас родными, несомненно уникальны. Механизм работы CysLT1 рецептора вносит свои коррективы в понимание функционирования белков семейства GPCR, а определение области связывания лекарств, зафирлукаста и пранлукаста, послужит подспорьем для дальнейших усовершенствований препаратов от астмы: увеличения их эффективности и снижения побочных эффектов», — прокомментировала Александра Лугинина, один из авторов работы, научный сотрудник лаборатории структурной биологии рецепторов, сопряженных с G-белком, МФТИ.

 

Свою работу комментируют первые аторы исследования Александра Лугинина и Анастасия Гусач

Рецепторы, сопряженные с G-белком, — крайне трудные объекты для структурных исследований, и лишь нескольким лабораториям мира удалось реализовать проект такого уровня, поэтому группа ученых с Физтеха очень рада, что и российская лаборатория из МФТИ смогла оказаться в их числе.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований.

Статья опубликована в журнале Science Advances   Источник: Пресс-служба МФТИ

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Японские химики воссоздали в лаборатории аналог облаков межзвездной материи и доказали, что внутри них могут формироваться ключевые части «букв» молекул ДНК. Это подтверждает, что сложные «кирпичики
подробнее...

Экспедиция Палеонтологического института имени А. А. Борисяка РАН, работавшая в долине реки Хасуртый в Бурятии, собрала в нынешнем сезоне около 1500 отпечатков насекомых, живших в начале мелового
подробнее...

Ученые-физики уже давно разработали специальные оптические резонаторы, способные преобразовывать лазерный свет в ултракороткие импульсы, движущиеся по окружности этих резонаторов. Более того, эти
подробнее...

В национальном заповеднике Масаи-Мара в Кении гид и фотограф Энтони Тира недавно заметил необычного детеныша зебры. Вместо привычных чередующихся черных и белых полосок у зебры была темная шкура с
подробнее...

Энцелад и Европа — два небесных тела в Солнечной системе, кроме Земли, для которых доказано существование водного океана. Однако эти водоемы остаются малоизученными вследствие того, что покрыты
подробнее...

Избранные астрономические события месяца (время всемирное):1 октября — долгопериодические переменные звезды V Северной Короны и V Змееносца близ максимума блеска (6,5m),3 октября — Луна (Ф= 0,32+)
подробнее...

Бычий, свиной цепень — да и другие  ленточные черви  (цестоды) — опасные паразиты животных и человека, способные вырастать до многометровой длины. Их тело состоит из цепкой головы с шейкой, за которой
подробнее...

Ученые из Джорджтаунского университета  объявили , что поголовье дельфинов афалин в низовьях реки Потомак и Чесапикском заливе превысило тысячу особей, а в этом году впервые зафиксирован случай
подробнее...

Исследователи СПбГУ выяснили, что аутоиммунитет может влиять на развитие сердечно-сосудистых побочных эффектов после вакцинации от вируса папилломы человека. К тому же, возможно, именно аутоантитела
подробнее...