Ein neuer Ansatz zur Kartierung , wie Proteine miteinander interagieren , am Salk Institut für biologische Studien entwickelt , könnte bei der Entwicklung von neuen Medikamenten für Krankheiten wie Diabetes und Hilfe Osteoporose . Durch reengineering Proteine mit künstlichen Aminosäuren, den Salk Wissenschaftler bestimmen die detaillierte molekulare Struktur eines zellularen Vermittlung und seinem Liganden , die das Molekül , das sie einschaltet. Der Schalter - Corticotropin Releasing Factor Typ 1 ( CRF1R ) - gehört zu einer Klasse von Zellrezeptoren , deren Strukturen sind notorisch schwer zu bestimmen . Diese Rezeptoren regulieren Prozesse im ganzen Körper und sind bei vielen Krankheiten beteiligt.
"Nur wenn Sie wissen, wie der Ligand an den Rezeptor kann man Medikamente , die diese Prozesse gezielt zu entwerfen ", sagt Senior Autor der Studie Lei Wang , Professor in Salks Jack H. Skirball Center for Chemical Biology und Proteomics und Inhaber des Frederick B . Rentschler Entwicklungs Chair. Wang und sein Team beschreiben, die neue Struktur und das Verfahren in einer Zelle Papier vor kurzem im Internet veröffentlicht .
Typischerweise Forscher bestimmen die räumliche Anordnung der Atome in einem Proteinmolekül durch Kristallisieren des Proteins und die Messung, wie Röntgenstrahlen beugen der Kristalle . Aber die Rezeptorklasse die Salk Wissenschaftler untersuchten - sind schwierig in Kristallform überreden , da sie , wenn sie in den Zellmembranen , das Zytoplasma und Kern einer Zelle umschließen eingebettet nur stabil sind - wie der Klasse B G-Protein- gekoppelte Rezeptoren (GPCR ) bekannt . Als Ergebnis erhalten ein vollständiges Bild von ihrer Struktur - geschweige denn die Struktur des Rezeptors in Verbindung mit seiner gebundenen Liganden - Eiskreme möglich .
Wangs Team wandte sich an einen neuen Ansatz , um zu versuchen und herausfinden, was CRF1R der Bindungstasche - der Bereich, in dem der Ligand legt - aussah. Mit Hilfe der Gentechnik , gaben die Wissenschaftler eine einzigartige neue Aminosäure , einer der Bausteine der Proteine , um Flecken entlang CRF1R .
"Wenn man Licht in diese künstlichen Aminosäure leuchten, in der Nähe Moleküle packt es ", erklärt Irene -Stück, ein Postdoctoral Fellow in Wangs Team. "Es ist wie eine klebrige Hand . "
Wenn die künstliche Aminosäure, Azi , wurde zu jeder Stelle, wo der CFR1R Ligand an den Rezeptor gebunden hinzugefügt , packte die klebrige Hand des Liganden , ein Molekül namens Urocortin -1, und hielt es an den Rezeptor gebunden . Wenn Azi wurde in einem Ort, wo Urocortin -1 nicht in Verbindung integriert ist, wäre es jedoch nichts zu greifen müssen . Durch Erfassen, ob CFR1R und Urocortin 1 irreversibel befestigt würden die Forscher wissen, ob die Azi hatte in einen Teil der Bindungstasche oder nicht integriert.
Wiederholen dieser Technik gesamten CFR1R Molekül ergeben, dass Bindungstasche des Rezeptors bestand aus mindestens 35 Aminosäuren. Aber das ist nicht geben den Forschern die volle Bild, das sie von der Interaktion wollte .
"Das erste , klebrige Handsonde hatte uns Informationen über die Form der Bindungstasche gegeben ", sagt Wang . " Aber wir haben noch nicht wusste, wie der Ligand innerhalb dieser Tasche ausgerichtet. "
So verwendeten sie eine zweite Sonde - eine, die selektiver als die " klebrige Hand " in den Rezeptor war . Diesmal würde die Sonde nur erfassen einer bestimmten Aminosäure - Cystein. "Wir eingefügt Cysteine an der Liganden , um herauszufinden, welche Teile des Rezeptors waren in der Nähe genauen Stellen des Liganden " , sagt Wang . Es dauerte mehr als hundert verschiedene Kombinationen , um ein perfektes Spiel, in dem die künstliche Aminosäuren im Rezeptor aufgereiht mit den Cysteinen im Urocortin -1 zu erhalten.
" Wir haben festgestellt , dass die Liganden liegt in der Rezeptorbindungstaschewie eine allzu große Person in der Badewanne ", sagt Münze . " Ein Ende der Ligand wie der Kopf herausragen , und am anderen Ende sind die Füße baumelnden out ".
" Diese Form ist sinnvoll, vor dem Hintergrund der bisherigen Daten ", sagt Wang . "Weil wir wussten schon, dass Sie eine Menge von Molekülen auf die Füße des Liganden hinzuzufügen , und es hat keinen Einfluss auf die Rezeptor-Ligand- Interaktion. "
Wenn bekannt ist, welche Aminosäuren in einem Liganden mit der die Aminosäuren in Wechselwirkung in einem Rezeptor können Wissenschaftler Gestaltung Möglichkeiten, um die Interaktion zwischen dem Paar zu blockieren , durch die Schaffung neuer Moleküle, die an den Rezeptor zu befestigen , zum Beispiel beginnen. So Wang sieht in der neuen Struktur - und den neuen Ansatz für ihre Festlegung - als wichtiger Schritt nach vorn für die Gestaltung von Drogen, die B -Klasse GPCRs Ziel.
" Das Schöne an diesem Verfahren ist, dass es eine allgemeine Methode , um andere Bindungstaschen und Protein-Interaktionen Karte als auch sein", fügt Wang . " Sein Einsatz ist nicht nur auf GPCRs begrenzt. "