Galectins - una famiglia antica con un futuro significativo

By Keynote ContributorDr. Matthew Blakeley
Prof. Derek Logan
Institut Laue-Langevin (ILL)
Lund University

Scritto da Dott. Matthew Blakeley, dallo scienziato di beamline di LADI-III a Institut Laue-Langevin (ILL) e da prof. Derek Logan, professore associato nella biologia strutturale all'università di Lund.

Galectins è proteine dell'zucchero-associazione, caratterizzate dalla loro associazione ad un carboidrato specifico, galactoside, sulla superficie di altre strutture e da quali galectins derivano il loro nome. Molte funzioni fisiologiche essenziali a vita contano sui galectins compreso il regolamento di infiammazione, della risposta immunitaria e della comunicazione della cella--cella. D'altra parte, sono state collegate con la loro disfunzione ad una serie di malattie serie, compreso la malattia di cuore ed il cancro.

Ricerca sugli effetti di Galectins

Malgrado la loro importanza, ancora abbiamo molto da imparare circa come queste proteine funzionano. Per uno, è un mistero ai ricercatori come così piccola famiglia, di soltanto 15 proteine differenti come membri, può avere così effetto potente e diffuso nell'organismo. Si distribuiscono quasi dappertutto, in tutto le celle ed i tessuti, dagli intestini all'occhio. La scienza sta guardando asempre più tecniche potenti per capire la loro struttura ed influenza, recentemente sfruttanti la potenza dei neutroni studiarli.

Come famiglia, i galectins hanno la capacità di legare ad un intervallo massiccio delle proteine e dei tipi delle cellule via gli zuccheri sulla loro superficie ed hanno molte funzioni differenti. La loro implicazione successiva in tali una vasta gamma di malattie ha ispirato la ricerca degli inibitori specifici di galectin: le droghe che interrompono il trattamento obbligatorio e li impediscono la partecipazione alla progressione di malattia.

Un membro della famiglia è di interesse particolare ai ricercatori: galectin-3. Galectin-3 è stato associato con la malattia di cuore ed il cancro al seno - il cancro più comune in donne universalmente, con 1,7 milione nuovi casi diagnosticati nel 2012 da solo.

La sua espressione è aumentata di vari tumori, un fattore probabilmente collegato al suo ruolo nell'aderenza della cella--cella. Può migliorare l'aderenza delle celle cancerogene ad altre celle nell'organismo, compreso la matrice extracellulare che connette molti tessuti nell'organismo. Ciò suggerisce che possa anche avere un ruolo nella metastasi, il trattamento tramite cui il cancro si sparge in tutto l'organismo.

Lo sviluppo di una droga che blocca il ruolo di galectin-3 nella progressione di cancro potrebbe avere effetti terapeutici significativi e diffusi. Eppure finora, i meccanismi esatti dell'associazione galectin-3 sono stati basati sopra le strutture determinate con i raggi x, che neppure ad ad alta definizione, non riveli le posizioni di tutti gli atomi di idrogeno, che sono conosciuti per svolgere un ruolo chiave in associazione.

Caratterizzazione del Galectin-3 facendo uso del neutrone e della cristallografia a raggi x

In uno sforzo di collaborazione, gli esperti in neutrone e la cristallografia a raggi x dall'altro lato del mondo sono venuto insieme a caratterizzare le reti di legame dell'idrogeno che sono cruciali nel ruolo di galectin-3. Gran parte della ricerca ha avuto luogo qui alla funzione di scienza del neutrone della nave ammiraglia del mondo, il Institut Laue-Langevin (ILL), dove alloggiamo alcuni degli strumenti più potenti per lo studio della struttura atomica.

La cristallografia del neutrone, che comprende un raggio intenso dei neutroni ha fatto fuoco contro un campione, è particolarmente utile nell'esame delle macromolecole biologiche come le proteine di galectin. A differenza dei raggi x, i neutroni sono una sonda non distruttiva, che non danneggiano i campioni. Come tale, gli esperimenti di diffrazione dei neutroni possono essere eseguiti alla temperatura ambiente, vicino alle temperature fisiologiche.

Facendo uso del beamline di LADI-III al ILL per raccogliere i dati di diffrazione dei neutroni, combinati con i dati da cristallografia a raggi x, siamo riuscito a determinare le posizioni esatte degli atomi di idrogeno nel trattamento obbligatorio e guadagniamo una migliore comprensione delle difficoltà della struttura galectin-3.

Ciò può aprire le porte per progettazione futura della droga che può mirare ed inibire esattamente al trattamento obbligatorio. Impedendo l'aderenza dei galectins, i nuovi inibitori possono potere fermare la formazione del tumore o la progressione di malattia.

Conclusione

Gli effetti regolatori diffusi dei galectins dimostrano ché gruppo affascinante ed importante di proteine sono. Tuttavia, la diversità dei loro ruoli provoca più aree dove ulteriore ricerca è essenziale per capire la loro parte nella malattia. Lo sviluppo di cancro ed altre malattie croniche compreso le circostanze cardiovascolari ed autoimmuni, sono trattamenti complessi, comprendenti spesso la disfunzione dei trattamenti cellulari molto ordinari.

Il gran numero di ruoli svolti da ogni membro della famiglia di galectin nei trattamenti corporei normali uguaglia ad una selezione enorme degli itinerari in cui potrebbero avere un'influenza negativa secondaria. Ciò può fare crescere a valanga nei sistemi o nei trattamenti che disfunzione interamente, piombo alla malattia ed alla malattia sistematiche.

Di conseguenza, è essenziale per guadagnare una comprensione approfondita delle complessità dei trattamenti molecolari normali, di modo che diventa più facile da segnare dove con esattezza le cose cominciano andare male. Impiegando gli strumenti analitici potenti gradisca la cristallografia del neutrone, noi possono ottenere una maschera incomparabile della struttura atomica.

Ciò permette che noi non solo caratterizziamo i trattamenti con il dettaglio immenso, ma egualmente che identifica gli obiettivi potenziali per le droghe con la più grande accuratezza. Gli impianti gradiscono nostri al ILL ed altre posizioni intorno al globo che forniscono tali tecniche, permettono che i ricercatori compilino più informazioni che mai prima circa di diverse componenti dell'organismo. Ciò ci aiuta a capire le strutture quali i galectins che sono del disgaggio più minuscolo, ma che abbia influenza significativa.

Circa Dott. Matthew Blakeley

Matthew Blakeley è un ricercatore al Institut Laue-Langevin (ILL) a Grenoble. Laureandosi dall'università di Manchester nel 1999, Matthew ha completato il suo PhD in cristallografia del neutrone nel 2003, prima di intraprendere la ricerca postdottorale al EMBL.

Dal 2007, Matthew è stato responsabile del beamline di LADI-III al email dell'ILL.: [email protected]

Circa il professore associato Derek Logan

Derek Logan, professore associato nella biologia strutturale all'università di Lund

Derek Logan è un professore di seconda fascia nella biologia strutturale all'università di Lund, Svezia. Si è laureato in chimica dall'università di Glasgow nel 1988 ed ha ottenuto il suo PhD in cristallografia del virus dall'università di Oxford nel 1992. Dopo che postdottorale lavori a Strasburgo e Stoccolma, è stato all'università di Lund dal 2001.

Fino al 2015 era uno scienziato part-time di beamline al precedente sincrotrone del Massimo-laboratorio ed ha iniziato l'ASS.COMM. strutturale SARomics Biostructures di biologia nel 2006. Email: [email protected]


Dichiarazione: Questo articolo non è stato sottoposto a revisione tra pari ed è presentato come i punti di vista personali di un esperto qualificato nell'oggetto conformemente ai termini e condizioni generali generali di uso del sito Web di News-Medical.Net.

Last Updated: Jun 25, 2019

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