At låse op for hemmelighederne om, hvordan celler kommunikerer, giver indsigt i behandling af sygdomme

Portland State University-forskere har gjort et betydeligt gennembrud ved at udvikle 3-D-strukturen af ​​proteiner inde i øjenlinsen, der styrer, hvordan celler kommunikerer med hinanden, som kunne åbne døren til behandling af sygdomme såsom grå stær, slagtilfælde og kræft.

PSU -forskerholdet, ledet af kemiprofessor Steve Reichow, brugt et mikroskop på flere millioner dollar og en ny teknik udviklet af tre nobelprisvindende biofysikere kaldet kryo-elektronmikroskopi (Cryo-EM) til at se membranproteinkanaler - eller transporttunneler i cellevægge - på atomniveau. Dette gjorde det muligt for Reichows team, hvis forskning er støttet af National Institutes of Health, at skabe et 3D-billede af membrankanalen for bedre at forstå processerne involveret i celle-til-celle kommunikation.

Portland State-forskere brugte Cryo-EM - en mikroskopteknik, der fryser biomolekyler midt i bevægelse og tager billeder i ultrahøj opløsning - og computermodellering for at se 3-D-strukturen af ​​gap junction-proteiner, der var blevet isoleret fra øjenlinser. Gap junctions er små kanaler, der tillader naboceller at kommunikere med hinanden og findes mange steder i hele kroppen.

Deres resultater - offentliggjort 12. december i det videnskabelige tidsskrift Natur - viste for første gang, hvordan gap junctions selektivt passerer eller blokerer kemisk information. Indtil nu, det var ikke kendt, hvordan disse kanaler ville tillade visse meddelelser at passere mellem celler, mens de specifikt blokerede andre.

Reichow sagde, at de detaljerede billeder kan åbne døren for forståelse, og potentielt behandle, forskellige typer sygdomme, der er forbundet med tab af funktion i cellulær kommunikation, der involverer gap junctions såsom grå stær, hjertearytmi, slagtilfælde og visse kræftformer.

"I øjeblikket er der intet lægemiddel på markedet i dag, der specifikt kan blokere eller aktivere gap junction proteiner, " sagde Reichow. "Men vores opdagelse kan en dag bane vejen for udvikling af lægemidler, der kan kontrollere hjertesygdomme eller andre sygdomme, der er forbundet med funktionsfejl eller fejlreguleringer af disse proteinkanaler."

Nu hvor Reichow Lab har etableret en metode til at karakterisere proteinerne, de forsøger at forstå nuancerne i, hvordan kroppen bruger forskelligt mellemrum på tværs af væv og organer.