Galectins - familia antigua con un futuro importante

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

Escrito por el Dr. Matthew Blakeley, el científico del beamline de LADI-III en Institut Laue-Langevin (ILL) y profesor Derek Logan, profesor adjunto en biología estructural en la universidad de Lund.

Galectins azúcar-está atando las proteínas, caracterizadas por su atascamiento a un hidrato de carbono específico, galactoside, en la superficie de otras estructuras, y de qué galectins derivan su nombre. Muchas funciones fisiológicas esenciales para la vida confían en galectins incluyendo la regla de la inflamación, de la inmunorespuesta, y de la comunicación de la célula-a-célula. Por otra parte, se han conectado con su disfunción a varias enfermedades serias, incluyendo enfermedad cardíaca y cáncer.

Investigación en los efectos de Galectins

A pesar de su importancia, todavía tenemos mucho a aprender sobre cómo estas proteínas trabajan. Para uno, es un misterio a los investigadores cómo una tan pequeña familia, de solamente 15 diversas proteínas como piezas, puede tener un efecto tan potente y disperso en la carrocería. Casi por todas partes les distribuyen, en las células y los tejidos, de los intestinos al aro. La ciencia está observando a aún más técnicas potentes para entender su estructura e influencia, aprovechando recientemente la potencia de neutrones de investigarlos.

Como familia, los galectins tienen la capacidad de atar a un alcance masivo de proteínas y de tipos de la célula vía los azúcares en su superficie, y tienen muchas diversas funciones. Su implicación subsiguiente en tales una amplia gama de enfermedades ha inspirado la búsqueda para los inhibidores específicos del galectin: las drogas que rompen el proceso obligatorio, y evitan que participen en la progresión de la enfermedad.

Una pieza de la familia está de interés determinado a los investigadores: galectin-3. Galectin-3 se ha asociado al cáncer de la enfermedad cardíaca y de pecho - el cáncer más común de mujeres por todo el mundo, con 1,7 millones de nuevos casos diagnosticados en 2012 solamente.

Su expresión se aumenta de una variedad de tumores, un factor probablemente conectado a su papel en la adherencia de la célula-a-célula. Puede aumentar la adhesión de células cacerígenas a otras células en la carrocería, incluyendo la matriz extracelular que conecta muchos tejidos en la carrocería. Esto sugiere que pueda también tener un papel en metástasis, el proceso por el cual el cáncer se extiende en la carrocería.

El revelado de una droga que ciega papel de galectin-3 en la progresión del cáncer podría tener efectos terapéuticos importantes y dispersos. Con todo hasta ahora, los mecanismos exactos del atascamiento galectin-3 se han basado sobre las estructuras determinadas con las radiografías, que incluso en de alta resolución, no revele las posiciones de todos los átomos de hidrógeno, que se saben para desempeñar un papel dominante en el atascamiento.

Caracterizar Galectin-3 usando la cristalografía del neutrón y de la radiografía

En un esfuerzo colaborativo, los expertos en neutrón y la cristalografía de la radiografía de enfrente del mundo vinieron juntos caracterizar las redes de la vinculación del hidrógeno que son cruciales en el papel de galectin-3. Mucha de la investigación ocurrió aquí en la instalación de la ciencia del neutrón del buque insignia del mundo, el Institut Laue-Langevin (ILL), donde contenemos algunos de los instrumentos más potentes para investigar la estructura atómica.

La cristalografía del neutrón, que implica un haz intenso de neutrones encendió en una muestra, es determinado útil en el examen de las macromoléculas biológicas como las proteínas del galectin. A diferencia de radiografías, los neutrones son una antena no destructiva, que no dañan las muestras. Como tal, los experimentos de la difracción de neutrón se pueden realizar en la temperatura ambiente, cerca de temperaturas fisiológicas.

Usando el beamline de LADI-III en la ENFERMEDAD para cerco los datos de la difracción de neutrón, combinados con datos de la cristalografía de la radiografía, manejamos determinar las posiciones exactas de los átomos de hidrógeno en el proceso obligatorio, y ganamos una mejor comprensión de las complejidades de la estructura galectin-3.

Esto puede abrir las puertas para el diseño futuro de la droga que puede apuntar e inhibir exacto el proceso obligatorio. Previniendo la adherencia de galectins, los nuevos inhibidores pueden poder parar la formación del tumor o la progresión de la enfermedad.

Conclusión

Los efectos reguladores dispersos de galectins demuestran qué un grupo fascinador e importante de proteínas son. Sin embargo, la diversidad de sus papeles da lugar a más áreas donde está esencial la investigación adicional entender su parte en enfermedad. El revelado del cáncer, y otras enfermedades crónicas incluyendo condiciones cardiovasculares y autoinmunes, son procesos complejos, implicando a menudo la disfunción de procesos celulares muy ordinarios.

La multitud de papeles desempeñados por cada pieza de la familia del galectin en procesos corporales normales compara a una selección enorme de rutas donde podrían tener una influencia negativa de menor importancia. Esto puede agravarse en sistemas o los procesos que disfunción totalmente, llevando a la enfermedad y a la enfermedad sistemáticas.

Por lo tanto, es esencial ganar una comprensión profundizada de las complejidades de procesos moleculares normales, de modo que llegue a ser más fácil establecer claramente donde las cosas comienzan a salir mal. Empleando las herramientas analíticas potentes tenga gusto de la cristalografía del neutrón, nosotros pueden obtener un retrato incomparable de la estructura atómica.

Esto permite que no sólo caractericemos procesos con el detalle inmenso, pero también determina los objetivos potenciales para las drogas con la exactitud más grande. Las instalaciones tienen gusto los nuestros en la ENFERMEDAD, y otras situaciones alrededor del globo que ofrecen tales técnicas, permiten que los investigadores compilen más información que nunca antes alrededor de los componentes individuales de la carrocería. Esto nos ayuda a entender las estructuras tales como galectins que estén de la escala más minúscula, pero que tenga influencia importante.

[Lectura adicional: Galectins]

Sobre el Dr. Matthew Blakeley

Matthew Blakeley es científico de la investigación en el Institut Laue-Langevin (ILL) en Grenoble. Graduando de la universidad de Manchester en 1999, Matthew terminó su doctorado en cristalografía del neutrón en 2003, antes de emprender la investigación postdoctoral en el EMBL.

Desde 2007, Matthew ha sido responsable del beamline de LADI-III en el correo electrónico de Illinois: [email protected]

Sobre el profesor adjunto Derek Logan

Derek Logan, profesor adjunto en biología estructural en la universidad de Lund

Derek Logan es conferenciante mayor en biología estructural en la universidad de Lund, Suecia. Él graduó en química de la universidad de Glasgow en 1988 y obtuvo su doctorado en cristalografía del virus de la Universidad de Oxford en 1992. Después de que sea postdoctoral trabaje en Estrasburgo y Estocolmo, él ha estado en la universidad de Lund desde 2001.

Hasta el 2015 él era científico a tiempo parcial del beamline en el sincrotrón anterior del Máximo-laboratorio y comenzó a la CRO (COORDINADORA) estructural SARomics Biostructures de la biología en 2006. Correo electrónico: [email protected]


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Last Updated: Jun 25, 2019

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