Структура ключевого белка, связанного с болью, раскрыта
Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) определили с почти атомарным разрешением структуру белка TRPV1, играющего центральную роль в восприятии боли и тепла.
Технологический прорыв
Исследование стало возможным благодаря методу крио-электронной микроскопии (cryo-EM). Ранее считалось, что этот метод не способен визуализировать небольшие белки с высоким разрешением. В новой работе структура TRPV1 определена с разрешением 3.4 Å (для сравнения, лист бумаги имеет толщину около 1 миллиона Å). Это открывает большие возможности для структурной биологии.
Важность белка TRPV1
- Это ионный канал, который открывает пору в мембране клетки для прохождения ионов (например, кальция).
- Он активируется как химическими веществами (например, капсаицином из жгучего перца или токсинами пауков), так и высокими температурами, вызывающими боль.
- TRPV1 является ключевой мишенью для разработки новых обезболивающих препаратов.
Результаты исследования
В двух статьях в журнале Nature (от 5 декабря 2013 года) представлены:
- Структура TRPV1 в покоящемся состоянии.
- Изменение структуры канала при связывании с токсином паука и капсаициноподобным соединением.
Данные подтверждают «двухворотаную» модель активации TRPV1, где разные участки канала меняют конформацию в ответ на разные агенты. Это ценная информация для дизайна лекарств.
Преимущества метода cryo-EM
- Крио-ЭМ не требует кристаллизации белка, что крайне сложно для мембранных белков, таких как TRPV1.
- Прорыв в разрешении стал возможен благодаря новой камере, напрямую захватывающей электроны, и алгоритму коррекции движения, разработанным в UCSF.
- Метод позволяет улавливать изменения формы белка, «замораживая» его в разных конформациях.
Значение работы
Исследование не только раскрывает структуру важнейшего болевого рецептора, но и демонстрирует мощь cryo-EM как метода, способного конкурировать с рентгеновской кристаллографией в изучении мембранных белков и их динамических изменений.