Новый уровень детализации ключевых мембранных белков

Исследователи из Портлендского государственного университета использовали передовую электронную микроскопию для создания 3D-реконструкции мембранного белка с беспрецедентным разрешением. Это открывает путь для разработки более эффективных лекарств, нацеленных на этот белок для лечения различных заболеваний.

Лаборатория Райхоу под руководством профессора химии Стива Райхоу использует криоэлектронную микроскопию (cryo-EM) и компьютерное моделирование для визуализации взаимодействия и функций отдельных белков на молекулярном уровне.

Особый интерес лаборатории представляет класс мембранных белков. Эти белки играют ключевую роль в межклеточной коммуникации и являются мишенью для 50% фармацевтических препаратов.

Объектом исследования стали белки коннексин-46/50 из хрусталика глаза, которые формируют пути для межклеточного взаимодействия. Используя технологию липидных нанодисков, ученые вернули белки в их естественную мембранную среду. Это позволило получить изображение белка с рекордным разрешением 1.9 Å (ангстрем равен одной стомиллионной сантиметра). Группа первой в мире визуализировала мембранный белок с разрешением ниже 2.0 Å с помощью cryo-EM, что стало мировым рекордом для этой технологии.

Разрешение ниже 2.0 Å является желаемой точностью для структуро-ориентированного дизайна лекарств, который использует атомарные детали 3D-структуры для компьютерного моделирования новых терапевтических агентов. Высокое разрешение позволило получить новое представление о взаимодействии этой группы мембранных белков с их естественной липидной средой, а также увидеть почти 400 молекул воды, играющих важную роль в структуре и функции белка.

«Лекарства используют воду для расширения своего взаимодействия с белками. Производители лекарств упускают важную часть головоломки, если не знают, где находятся молекулы воды».