Структура сигнальной молекулы клетки указывает на общий переключатель "вкл-выкл"

Трехмерное изображение одного из белков, который служит переключателем при связывании с рецепторами на поверхности клетки, позволяет предположить существование своего рода главного силового выключателя. Эти поверхностные рецепторы отвечают за восприятие света клеткой, учащение сердцебиения или обнаружение боли.

Результаты, опубликованные онлайн 21 апреля 2013 года в журнале Nature, могут помочь в разработке более эффективных лекарств для активации или блокировки клеточных рецепторов, регулирующих почти все функции организма. Уже до половины всех лекарств взаимодействуют с этими рецепторами, включая антигистаминные препараты и бета-блокаторы, но многие детали работы этих важных белков остаются неизвестными.

Исследование стало результатом сотрудничества Роберта Дж. Лефковица, доктора медицины, и Брайана К. Кобилки, доктора медицины, которые в 2012 году разделили Нобелевскую премию по химии за открытия, связанные с G-белковыми рецепторами (GPCR). Эти рецепторы активируются сигнальными белками для обнаружения гормонов, нейротрансмиттеров, боли, света.

В данной работе исследователи использовали рентгеноструктурный анализ для получения изображения в атомном масштабе одной из основных сигнальных молекул, регулирующих GPCR. Этот белок называется бета-аррестин1, и он, помимо прочего, ослабляет реакцию клетки на такие гормоны, как адреналин.

Исследователям впервые удалось изолировать и зафиксировать белок бета-аррестин1 в активном состоянии, когда он связывается с сегментом GPCR. Этот снимок с высоким разрешением показал, что структурная конформация или форма белка в активном состоянии радикально отличается от его неактивного состояния.

Такие изменения позволяют предположить, что может существовать общий молекулярный механизм активации бета-аррестина1 — своего рода главный переключатель, управляющий многофункциональными сигнальными белками.

«Это похоже на то, что в бета-аррестине1 включены тормоза, и когда он связывается с GPCR, тормоза отпускаются, тем самым активируя бета-аррестин1», — пояснил соавтор исследования Арун К. Шукла, доктор философии.

Исследователи сейчас занимаются дальнейшим структурным изучением сигнального комплекса, состоящего из бета-аррестина1 и всего рецепторного белка.