Zoomer inn på protein for å forhindre nyrestein

Hunton Gulv (Juni 2019).

Anonim

Forskere har brukt Nobels prisvinnende mikroskopteknologi for å avdekke en ionkanalstruktur som kan føre til nye behandlinger for nyrestein. I en nylig studie publisert i Nature Structural and Molecular Biology, avslørte forskere atomnivå detaljer av proteinet som fungerer som en passasje for kalsium over nyrecellemembraner.

Ca. 80 prosent av nyresteinene består av kalsiumsalter. De er svært smertefulle å passere, og avhengig av størrelse og plassering kan det være nødvendig med kirurgi å fjerne. Ionkanaler som spenner over nervecellemembraner, hjelper med å reabsorbere kalsium fra urinen før det kan danne nyrestein. Den nye studien er den første som viser molekylære detaljer om den essensielle nyrekalsiumkanalen, kalt TRPV5, i lukket form. Studien avslører også hvordan inhibitormolekyler festes til og lukker kanalen, og etterlater kalsiumstrenget i urinen der det kan danne nyrestein.

"Nå som vi vet hvordan proteinet ser ut i sin inhiberte tilstand, kan legemidler fremstilles med det formål å modulere TRPV5-aktivitet og potensielt behandle nyrestein direkte, " sa forfatteren Taylor Hughes, PhD-kandidat i farmakologisk institutt ved Case Western Reserve University School of Medicine.

I den nye studien brukte Hughes og kollegaer en teknikk som heter kryo-elektronmikroskopi - som vant 2017 Nobelprisen i kjemi - for å se kanin TRPV5 knyttet til inhibitormolekylet, econazol. Kryo-elektronmikroskopi gjorde det mulig for forskerne å zoome inn og se proteinstrukturer i atomdetaljer. Fra det nye utsiktspunktet kunne de identifisere forskjellige proteinområder, inkludert delen som krysser nyrecellemembraner, og vedleggssteder for molekyler som ekonazol.

"Når vi utfører kryo-elektronmikroskopi, skyter vi elektroner på vårt frosne protein, og det lar oss ta bilder av individuelle proteinmolekyler. Med disse bildene og avansert dataprogramvare kan vi lage 3D-modeller av disse molekylene. Disse 3D-modellene har potensial til å være så presis at vi faktisk kan se atomer som utgjør proteinet, "forklarer Hughes.

3D-modellene hjalp forskerne forutsi hvordan TRPV5 åpner og lukker for første gang. "For å forstå hvordan et protein beveger, trenger vi flere strukturer for å sammenligne med hverandre, " sa Hughes. "Vi var i stand til å trekke konklusjoner om virkningsmekanismene ved å sammenligne vår inhibitorbundne struktur med en tidligere publisert TRPV6-struktur løst uten en inhibitor. TRPV5 og TRPV6 er en del av den samme subfamilien av proteiner og er svært like i rekkefølge samt struktur." Den nye forskningen bygger på eksperimenter utført av Tibor Rohacs, MD, PhD, på Rutgers New Jersey Medical School og beregninger av Marta Filizola, PhD ved Icahn School of Medicine på Mount Sinai.

Forskerne så på TRPV5-ekonazolkompleksene under det 12 fot lange cryo-elektronmikroskopet, som ble plassert på Electron Imaging Center for NanoMachines i California NanoSystems Institute ved University of California Los Angeles. Vera Moiseenkova-Bell, PhD, seniorforfatter på studien, har tilgang til dette anlegget som medlem av West / Midwest-konsortiet for høyoppløselig kryo-elektronmikroskopi støttet av National Institutes of Health. Studien samlet også andre forskere fra Case Western Reserve University, University of California Los Angeles, Rutgers University, Icahn School of Medicine på Mount Sinai, og Pfizer. Moiseenkova-Bell er en Mount Sinai Scholar og tidligere lektor i farmakologi ved Case Western Reserve University School of Medicine.

"Denne publikasjonen er første gang strukturen i TRPV5 er løst. Nå er strukturer for fire av de seks TRPV-underfamiliemedlemmer tilgjengelige ved nær-atomoppløsning for videre vitenskapelig etterforskning, sier Hughes. Ifølge forskerne kan fremtidige studier inkludere målrettede terapier for å modulere proteinkanaler hos mennesker som lider av nyrestein.

menu
menu