Czytelnicy najlepszy w rankingu czasopisma naukowe nauka i natura można zauważać niedawną fala artykuły, ostatnio w Lipa 13, 2012 zagadnieniu nauka, z głęboką ważnością dla biologii i medycyny. Te papiery, wszystkie publikujący w tym roku współpracami przewodzącymi Scripps instytutu badawyczy laboratorium profesor Raymond Stevens, iluminują medically znacząco rodziny proteiny dzwonić G dobierający się receptory (GPCRs) i ampułę.
GPCRs siedzi w komórki błonie i odczuwa różnorodne molekuły na zewnątrz komórki wliczając zapachów, hormonów, neurotransmitters i światła. Po oprawiać te molekuły, GPCRs cyngiel odmianowa odpowiedź wśrodku komórki. Wiele leki wliczając alergii, serce leki dla choroby i lekarstwo, Parkinson i Huntington i, celują te proteiny.
W tym roku, papier publikujący Styczeń 19 szybko podążał powiązanymi publikacjami na krystalicznych strukturach lipid GPCR kappa opioid receptor i nociceptin opioid receptor, (Liu, al., nauka et,) 335, 1106 (Hanson, al., nauka et, Luty 17) 335, 851 (Wu, al., natura et, Marzec 21) 485, 327 (Thompson, al., natura et, Maj 17). 485, 395 Niedawna publikacja jest na 1,8 angstrom o dużej zdolności strukturze A2A adenozyny receptor jeden wysokie postanowienie struktury ludzka błony proteina i jest do teraz. (Liu, al., nauka et, Lipiec 13) 336, 232 Struktura podkreśla ligand, receptor jako allosteric maszyna kontrolująca i. sodium, wodą, cholesterolem i lipids
Te znalezienia ewentualni zrobili technologiami rozwijać NIH Pospolitego funduszu złącza centrum dla Nowatorskich błoien technologii i biologicznych pytań dążących GPCR siecią, część Proteinowy struktury incjatywa: (JCIMPT)Biologia przy Krajowym instytutem dla Ogólnych nauk medycznych w Bethesda, Maryland (NIGMS) (NIGMS PSI: Biologia).
Nieuchwytny GPCRs
Precyzyjny, trójwymiarowy przygotowania swój ustawodawczy atomy, jest w niektóre sposobach proteiny ostatecznym sekretem. Daleko niż swój kwas sekwencja więcej 3D struktura trzyma klucz rozumieć jak proteina oddziała wzajemnie z swój naturalnymi partner molekułami w ciele lub z lek molekułami.
Ale błoien proteinowe struktury są równie ciężkie ustalać gdy są wartościowi, i znacząco struktury, dużo one GPCRs, często byli nieuchwytny. GPCRs jest niezmiernie błachymi, kruchymi proteinami, gdy no zakotwicza wśród ich rodzimych komórek błoien. Nakłaniać one wykładać do formularzowych kryształów był strasznym wyzwaniem dla dekad., tak, że ich struktury mogą ustalający przez Radiologicznej krystalografii, Dla ten powodu NIH Pospolity fundusz podkreślał błony stabilizaci, wyrażenia proteinowe technologie jako priorytetu teren i. innowacja i inwestycja w 2004
Pierwszy o dużej zdolności istoty ludzkiej GPCR struktura ustalająca był β2 adrenergic receptorem, publikującym Stevens lab i lab Stanford Brian Kobilka w 2007. W następnych trzy rok, tylko cztery więcej GPCR konstruuje robi ja w i znajdujący struktury kilkaset inny medically istotny GPCRs w ludzkim proteome wydawał się zadaniem dla przyszłych pokoleń.
Teraz tam jest dużo więcej optymizm. "Ray sieć celuje GPCRs dostawać przedstawicielskie struktury od różnorodnych GPCR struktury grupowań w taki sposób, aby, i dla te prawdopodobnie iść potrzebować tylko wokoło 100 struktur," powiedział Bryan Roth, farmakolog przy uniwersytetem Pólnocna Karolina czyj lab kolaborował z GPCR siecią znajdować kappa opioid i nociceptin receptor konstruuje. Społeczność może potrzebować tylko few więcej rok robić że, i oczywiście, już znajdujemy struktury dla ważnych GPCR leka celów tak jak opioid receptory które iść mieć dużych wpływy na przyszłościowym leka rozwoju. ","
Techniczni przełomy
Co był odmieniania technicznym przełomem?
"zawsze pytam że pytanie," Stevens powiedział, "i odpowiedź jest, tam był wokoło 15 oddzielnymi rozwojami, each jeden krytycznie potrzebujący w połączeniu z jeden inny, że tam no był właśnie jeden przełom i przychodzili wpólnie po długiego czasu. Te są rezultaty 20 rok oddanie kilka międzynarodowymi grupami rusza się pole skupiać się na błony technologii proteinowym rozwoju jako priorytetu teren i krytyczną decyzję naprzód NIH Pospolitym funduszem ważność i inwestycja dla wszystko NIH instytuty."
Niektóre te przełomy ulepszali badacz zdolność produkować GPCRs w ilościach wystarczających dla kandyzowanie procesu zbliżonego wzbogacenie uranu i purify. Inni przełomy celowali przy stabilizować GPCRs, czyj sedno struktura zrobi up siedem oprawiających śrubowatych elementów. "Gdy ty bierzesz daleko od błonę, te helices potencjał spadać oddzielnie," Stevens powiedział. "Ja jest ewentualny że istota ludzka GPCRs rozwijający być niestały jako część ich naturalnej funkci unikać nad pobudzeniem lub sygnalizować."
Nad past osiem rok, badacze z finansowaniem od NIH Pospolitego funduszu rozwijali i ulepszająca trzy kluczowej GPCR kandyzowania i stabilizaci techniki: use fuzj proteiny które stabilizują podstawową GPCR strukturę i robią mu crystallizable bez wpływać swój funkcję (Chun, al., struktura et,); 20, 967, 2012 use lek mieszanki które oprawiają GPCR i trzymają je w odmianowym czynnościowym conformation (Xu, al., nauka et,); 332, 322, 2011 i use przedrzeźnia matryca grube i wodne molekuły, dzwoniąca lipidic kubiczna faza (LCP), robi w tradycyjnych detergentowych rozwiązaniach. w której tworzyć kryształy bez wahania niż one możemy GPCRs, cholesterol i ligands,
Ulepszenia w te technikach przychodzili automatyzować LCP narzędzia set i rozszerzać. Stevens Vadim Cherezov i asystent profesora budowaliśmy na LCP pracie formalnie biolożki Martin d. Caffrey przy trójcy szkołą wyższa Dublin, Ehud landem i Jurg Rosenbusch, przy uniwersytetem Zurich, przy Biozentrum w Basel, Szwajcaria. "Stevens i Cherezov naprawdę posuwaliśmy się naprzód dostęp i ogólny use LCP dla krystalizować błoien proteiny," powiedział Cajgowego podbródek NIH przewodniczący rady programowej dla Pospolitego funduszu JCIMPT i GPCR sieci.
Grupa także rozwijał precrystallization przesiewania narzędzia, następnej generacji kandyzowanie robotyka, zobrazowanie technologie i pracować z personelem (APS) rozwijać technologię skanować LCP lokalizować dyfrakcję, przy GM/CA beamlines przy Postępowym fotonu źródłem po to, aby" powiedział oddział Smith, dyrektor PSI: "dokąd kryształy są,"Biologia program który wraz z NIH Pospolitym funduszem provided finansowanie dla pracy.
Gdy GPCR kryształy tworzyli i odizolowywali, wysyłają specjalna Radiologiczna krystalografii łatwość Postępowy fotonu źródło przy Argonne narodowym laboratorium w Argonne, Illinois. "Przy Argonne byli sprawnie dostawać Radiologicznego promień mały i mały przez lata," powiedział Stevens, "i beamline drużyna przy GMCA prowadzącym Janet Smith, Robert Fischetti i Nukri Sanishvili, był niesamowicie wyczulona potrzeby nasz badanie rozwijać taki nowatorskie technologie i kreatywnie które rastering podejście znajdować kryształy w małym promieniowanie rentgenowskie promieniu z nasz próbkami jako właśnie jeden przykład."
Robić sensowi dane
Nawet gdy krystaliczna struktura GPCR rozwiązywał, naukowiec potrzeba robić dalszy analizom robić pełnemu use formalnie dane i receptoru dynamika jest środkowa ich funkcja. GPCRs typowo funkcja w części oprawiać partnera "ligand" molekuły które są teraźniejsze na zewnątrz komórki; że wiążący wydarzenie może zapoczątkowywać biochemicznego sygnał wśrodku komórki lub no może.
Laboratorium Kurt W-thrich, laurea nobla i Cecil, H i zieleni Formalnie biologia profesor przy Scripps badaniem. Ida M., stosujemy jądrowe rezonans magnetyczny (NMR) techniki ustalać jak conformational równowagi i wewnątrzcząsteczkowi tempo procesy w GPCRs przyczyniają się ich wiążące i sygnalizacyjne funkcje. "Mój lab pracuje dla rok z Ray, łączy nasz NMR wiedzę specjalistyczną z ich krystalografii wiedzą specjalistyczną," W-thrich powiedział.