Hvordan mekaniske stimuli udløser cellulær signalering

Åndedræt, se, høre - familien af ​​G-proteinkoblede receptorer (GPCR'er) er involveret i en række fysiologiske processer og er også årsagen til forskellige sygdomme. Som det nu er blevet opdaget af et hold videnskabsmænd ledet af professor Ines Liebscher fra Leipzig Universitet, reagerer nogle medlemmer af GPCR-familien på mekaniske stimuli. I samarbejde med kinesiske forskergrupper har de opnået endnu en milepæl på vejen til at forstå den mekanisme, hvormed denne receptorklasse aktiveres. For første gang var de i stand til at beskrive strukturen af ​​specifikke aktive receptorer. Deres resultater er nu offentliggjort i tidsskriftet Nature .

"GPCR'er er involveret i næsten alle fysiologiske processer i kroppen. GPCR'er giver mennesker mulighed for at se, kontrollere deres immunsystem, direkte hormonbalance," forklarede professor Ines Liebscher fra Rudolf Schönheimer Institute of Biochemistry på Det Medicinske Fakultet og understregede, at "de har været i fokus for vores forskning i mange år nu, og forskning i GPCR'er er af så enestående betydning, fordi størstedelen af ​​godkendte lægemidler retter sig mod denne receptorfamilie." GPCR'er er receptorer, der transmitterer deres signaler via såkaldte G-proteiner, hvorfor de også kaldes G-proteinkoblede receptorer – eller kort sagt GPCR'er.

Forskerne i Leipzig fokuserer deres arbejde på en særlig klasse af receptorer, kendt som adhæsion GPCR'er. I samarbejde med flere kinesiske hold af videnskabsmænd har forskningsgrupperne ledet af professor Ines Liebscher og professor Torsten Schöneberg nu været i stand til at beskrive strukturen af ​​specielle receptormolekyler i deres aktive tilstand. Disse data understøtter resultater fra syv år siden på Leipzig-instituttet om, at disse receptorer aktiveres af en bundet agonist i molekylet. Desuden viste Leipzig-forskerne, at mekaniske stimuli spiller en afgørende rolle i aktiveringen af ​​den tøjrede agonist. Det er stadig ikke fuldt ud forstået, hvordan vores krops egne celler er i stand til at fortolke mekanik – i form af vibrationer, gravitationskræfter, relativ cellebevægelse eller hævelse – som et signal. "Vores forskning har etableret grundlaget for, at vores partnere fra Kina strukturelt kan belyse et scenarie for, hvordan mekaniske stimuli genkendes i molekylet og transmitteres som signaler," sagde Liebscher, en medicinsk videnskabsmand og biokemiker. "Resultaterne kan findes i den aktuelle undersøgelse."

Funktionel karakter af mekanosensitive receptorer belyst

"Omkring en tredjedel af GPCR-familien er stadig forældreløse, hvilket betyder, at enten deres funktion eller aktivering er ukendt. Med vores nuværende forskning har vi ydet et afgørende bidrag til bedre forståelse af GPCR-strukturer," siger medforfatter Schöneberg, direktør for GPCR. Rudolf Schönheimer Institut for Biokemi. "De nye undersøgelsesresultater er af skelsættende betydning, når det kommer til at udvikle fremtidige former for terapi," konkluderede Liebscher. Hun er medlem af styregruppen i den EU-finansierede COST Action Adher´n Rise CA18240, som hun med succes sikrede sig i 2019. Dette netværk af forskere fra 28 europæiske lande har til formål at fremme, stimulere og implementere forskning i adhæsion G-proteinkoblet receptorer (aGPCR'er) "fra bænk til sengekant". De seneste resultater og tilgange til adhæsion GPCR-forskning vil også blive præsenteret på den internationale konference 4GPCRnet, som professor Liebscher er medarrangør af. Dette møde på højt niveau afholdes den 26. til 29. september 2022 på Leipzig Universitets Augustusplatz campus.