先来看看“芥末受体”带来的疼痛药物研发的见解

蛋白质的结构将引导追捕的炎症引起的疼痛的新疗法

通过 皮特·法利

在本来仅在几年前是无法实现的壮举,研究人员在888真人赌场已经拉到一边上非正式地称为蛋白质的帷幕“芥末受体”,在近原子分辨率的结构揭示可与抗有针对性炎性疼痛的药物。

正式定名为TRPA1(发音为“A1之旅”),新可视化蛋白存在于感觉神经细胞的细胞膜。它检测到的某些化学剂在物质从芥末发现我们的身体刺鼻刺激外始发撕裂气体但也通过内始发疼痛诱导的信号,特别是那些在响应组织损伤和炎症中出现的触发。 

在“芥末受体”的这种详细的3D模型,从数千冷冻电镜图像的制作。

“痛系统,当时我们需要避免的东西,可以造成伤害,还要加强保护机制,以告诫我们,”说 戴维·朱利叶斯,博士,教授和生理学的888真人赌场的系主任和共同资深作者这项新的研究中,它出现在4月8日,2015年网上发行 性质。 “我们已经知道,TRPA1是感应环境刺激,炎症性疼痛,发痒,所以明知非常重要更多关于如何TRPA1作品是了解基本的疼痛机制很重要。当然,这些信息也可以帮助指导新镇痛药物的设计。”

TRPA1受体蛋白形成孔称为在感觉神经细胞膜的离子通道。这些信道,常闭,响应于某些化学信号,其允许离子通过进入细胞的内部开口,触发警告冲动。但如果没有足够的了解有关受体的整体结构上看到一个给定的化合物可能连接,在设计药物通过控制离子通道的作用,以减轻疼痛是在黑暗中拍摄的东西。

朱利叶斯和共同资深作者 郑一凡博士,生物化学和生物物理学副教授,能够捕捉,揭示其结构在三维空间中的TRPA1图像,包括其中一种实验性药物分子坐在当其结合到所述通道中的裂口。 “一些药物已经开发了针对TRPA1,并在我们的3-d结构,我们可以看到一个这样的药物结合,”朱利叶斯说。 “这提供了重要的洞察到这一专业类药物如何与TRPA1交互,因此它可以如何合作,以阻止通道的功能。”

888真人赌场博士后和共同第一作者 康迪斯·保尔森博士,和 让 - 保罗·armache博士率先TRPA1项目。高媛,一个研究生成的实验室,也参加了这项工作。小组使用称为电子低温显微术(冷冻电镜)的方法,一种成像技术,其中蛋白质在非常低的温度下轰击电子。

由于采取了许多创新的硬件和软件的进步,一些由郑和888真人赌场开发 戴维·阿加德博士,生物物理学和生物化学和霍华德休斯医学研究所教授研究员,冷冻电镜经历了图像质量的革命在过去的几年里。使用这些工具,该组在约4埃的分辨率成像TRPA1。通过比较的方式,信用卡的厚度大约为800万埃。

朱利叶斯和程当他们在追求所谓的TRPV1相关渠道结构的开始了自己的冷冻电镜的合作大约六年前。有时也被称为辣椒素受体,TRPV1可以通过借“热”到辣椒的化学被触发,但它也回应实际热时温度达到令人不安的高位水平。 TRPV1被这种小尺寸的第一蛋白质通过冷冻电镜,工作是报道中要被成像到近原子分辨率 性质 在2013年12月。

TRPV1的结构,通过冷冻电镜的决心“通过结构生物学领域发出冲击波,”程说,因为许多研究者已经驳回了方法“的Blob易学”:直到最近冷冻电镜的在最佳分辨率约15埃-was过于粗糙辨别结构的细微之处的小如trp启动离子通道的分子。 

几十年来,X射线晶体学,其包括首先哄感兴趣的蛋白质结晶,然后分析创建为X射线穿过晶体衍射图,已确定的分子结构的标准方法。而晶体可达到低于3埃的分辨率,它需要大量的蛋白质。此外,获得可用的晶体可能需要数年,和许多生物的重要蛋白质,尤其是膜蛋白,其对细胞的关键信号,也从未成功结晶。

TRP通道是在这些之中,所以“我们来到它从不同的角度,”郑说。 “因为结晶是那么难,我们决定尝试CYO-EM,它绕过了这一要求。”

为冷冻电镜中,感兴趣的蛋白置于水溶液中,然后冷冻在一个非常薄的冰片,如此之快,水不会有时间形成晶体。至关重要的是,冰保持在玻璃态的,因为形成的任何冰晶会损害嵌入冰内蛋白质和与确定在它们的天然构象的蛋白的结构干涉。

悬浮在此玻冰蛋白的多个副本,就像被困在琥珀昆虫,研究人员捕捉到多达10万的图像,然后计算结合的二维视图这些成千上万的生成蛋白质的三维结构。

图像朱利和用于TRPA1离子通道显示它在三个不同制作成的组的状态闭合,打开和部分打开-一个,提供了很多洞察信道的运作范围。虽然TRPA1在新的研究中所产生的图像表示只是略有不同的构象,科学家们希望产生在今后的研究更多不同的构象额外的结构。

这项研究是由美国国家卫生研究所和突破性的生物医学研究的888真人赌场计划的支持。共同第一作者保尔森是由来自888真人赌场心血管研究所的博士后训练经费资助,是目前海伦干草惠特尼基础的霍华德休斯医学研究所研究员。

“冷冻电镜经历已经使我们真正看到在其所有的荣耀TRP频道的‘分辨率革命’,”说朱利叶斯。 “我们已经有一些想法可能是什么样TRPA1,但有一些优雅和满足感获得的结构,因为看到真正的相信。”

在“芥末受体”仅约一百埃宽,这意味着他们的800万叠在一起将是约信用卡的厚度。使用负染色成像的早期方法中,科学家们无法看到详细的形状和蛋白质上的不同的化学结合位点。

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视频学分:特别感谢戴维·朱利叶斯,博士,为叙述,是让 - 保罗armache,博士,对于熟练编程的3D模型,并康迪斯保尔森博士清楚地表示科学。