Forskere observerer individuelle cellulære receptorer på arbejde

Ved hjælp af en revolutionerende live-cellemikroskopiteknik, et internationalt forskerhold har for første gang observeret individuelle receptorer for hormoner og lægemidler, der arbejder i intakte celler.

G-proteinkoblede receptorer (GPCR'er) er blandt de hotteste mål for behandlinger mod tilstande som hypertension, astma eller Parkinsons. Disse receptorer er virkningssteder for mange hormoner og neurotransmittere og giver dem mulighed for at regulere aktiviteten af ​​vores celler. Som resultat, omkring halvdelen af ​​alle i øjeblikket ordinerede lægemidler retter sig mod disse receptorer til behandling af almindelige sygdomme.

Som deres navn antyder, disse receptorer skal finde og interagere med såkaldte G-proteiner på cellemembranen for at starte og regulere intracellulære processer. Hvordan og hvor dette sker, er ikke godt forstået. Et internationalt team af forskere fra universiteterne i Würzburg, Birmingham og Wroclaw har nu direkte observeret og undersøgt de indledende kontakter mellem individuelle receptorer og G -proteiner og de efterfølgende hændelser på overfladerne af levende celler.

"Vi var i stand til at vise, at receptorer og G -proteiner fortrinsvis mødes på særlige steder på cellemembranen, som vi kalder hot spots, "siger professor Davide Calebiro, seniorforfatteren af ​​undersøgelsen, som netop er optrådt i journalen Natur .

Disse detaljerede observationer af levende cellemembraner blev muliggjort ved brug af en meget sofistikeret metode baseret på enkeltmolekylær mikroskopi. Forfatterne observerede også, at receptorer og G -proteiner normalt forbliver forbundet kun i kort tid. Ja, de fleste interaktioner afsluttes efter bare et sekund. Desuden, forskerne fandt ud af, at cytoskeletet under cellemembranen spiller en vigtig rolle i dannelsen af ​​hot spots. Eksistensen af ​​disse hot spots til receptorsignalering var hidtil ukendt.

Davide Calebiro og hans medforfattere er overbeviste om, at hot spots har en vigtig indflydelse på receptorsignalering ved at øge hastigheden og effektiviteten af ​​G-proteinaktivering. På samme tid, de tillader de resulterende signaler at forblive lokale. Ifølge forskerne, deres nye fund viser, at "tilsyneladende enkle biologiske processer kan være yderst sofistikerede, når de først er observeret på kort afstand." De forudser, at usædvanlige fremskridt inden for billedteknikker vil føre til en langt dybere forståelse af disse processer i den nærmeste fremtid.

Ifølge forfatterne, disse indsigter giver mulighed for nye terapeutiske tilgange. "I øjeblikket brugte lægemidler kan kun enten aktivere eller blokere receptorerne, "siger Davide Calebiro. I fremtiden vil det kan være muligt at påvirke disse processer meget mere præcist - f.eks. ved at manipulere mobiliteten af ​​receptorer og G -proteiner på cellemembranen eller deres interaktioner på hot spots.