Рентгеновский лазер использовали для определения структуры рецепторных белков

Структура рецепторного белка, который исследовали ученые. Синие линии — границы клеточной мембраны. Изображение: пресс-служба МФТИ

Группа ученых из МФТИ и научных учреждений США, Китая, Германии и Швейцарии научилась определять пространственную структуру рецепторных белков, используя рентгеновский лазер.

Рецепторные белки (GPCR) находятся в клеточной мембране и передают через нее сигналы, позволяя клеткам получать информацию об окружающей среде и взаимодействовать друг с другом. Благодаря этому мы видим, испытываем чувства, поддерживаем кровяное давление, то есть делаем все, что необходимо для функционирования организма. Нарушения в работе этих белков приводят к возникновению тяжелых заболеваний, например к слепоте. Как и все белки, GPCR имеют сложную трехмерную структуру, которая во многом определяет их свойства. Для того чтобы разрабатывать лекарства, восстанавливающие нормальное функционирование рецепторов, нужно знать их структуру.

Чтобы узнать структуру GPCR-белков, ученые решили использовать рентгеновскую кристаллографию: из нужного белка вырастили кристаллы и облучили их рентгеновскими лучами. Лучи, проходя через молекулы, рассеиваются, и по тому, как они рассеялись, ученые узнают, какая у объекта структура.

Рентгеновское излучение разрушает молекулы белка, и, чтобы компенсировать этот эффект, нужны большие кристаллы, размером в несколько десятков микрон. GPCR — очень подвижные и динамичные молекулы, которые часто меняют свою пространственную структуру, поэтому из них трудно вырастить крупные кристаллы, которые нужны для кристаллографии.

Международная группа ученых использовала новый источник излучения — рентгеновский лазер на свободных электронах. У рентгеновского лазера очень короткий импульс — порядка нескольких фемтосекунд, 10-15 с, и результат рассеяния луча удается увидеть до того, как молекулы разрушаются. Благодаря этому ученым удалось обойти трудности, связанные с размерами кристаллов.

Из существующих 800 рецепторных белков на сегодняшний день известны структуры только 34. По мнению ученых, разработанная ими экспериментальная методика позволит значительно ускорить их исследования, что в свою очередь поможет в создании новых эффективных препаратов против огромного количества заболеваний.

Работа ученых описана в журнале Science Advances.

О том, как изучают мембранные белки (к которым относятся и рецепторные) в МФТИ, читайте в материале «Чердака».
Теги:

Читать еще на Чердаке: