Химический "суперзаряд" раскрывает тайну молекулярных мембран

Комплексы крошечных молекулярных белков пронизывают мембраны, окружающие наши клетки, управляя клеточной активностью и регулируя транспорт материалов и информации.

В борьбе с болезнями человека, включая различные виды рака и нейрокогнитивные расстройства, более 60% коммерческих лекарств нацелены именно на эти мембранные белки.

Однако нехватка технологий мешала учёным получать ключевую информацию об этих белках в их естественной среде, вынуждая использовать искусственные химические окружения.

В важном прорыве учёные из Йельского института нанобиологии расшифровали химический сигнал, позволяющий захватывать эти биологические взаимодействия прямо из их естественной среды обитания.

Это открытие, опубликованное в Nature Methods, открывает новые пути для понимания последующих клеточных процессов, важных для здоровья человека.

"Традиционный способ анализа этих мембранных белков заключался в помещении их в искусственную среду, что было похоже на изучение рыбы, вытащенной из воды", — сказал Каллол Гупта, доцент клеточной биологии и ведущий автор исследования.

Предыдущие эксперименты полагались на "грубую силу" энергии обычных методов масс-спектрометрии для извлечения белков из их жирных мембранных сред. Но это повреждало белки и их способность связываться с другими молекулами — включая, что критически важно, молекулы потенциальной терапевтической ценности.

Команда с Вест-кампуса Йельского университета определила класс химических веществ, называемых суперзарядами, которые мягко дестабилизируют мембрану, оставляя встроенные белки неповреждёнными. Затем они смогли показать, как клеточные мембраны регулируют скорость высвобождения нейромедиаторов — ключевой этап в передаче сигналов центральной нервной системы.

Эта прорывная технология открывает путь для учёных к точному и прямому скринингу будущих терапевтических средств именно в точке, где белки встречаются с новыми лекарствами.

Анируддха Панда, постдокторант лаборатории Гупты, стал первым автором исследования, в которое вошли сотрудники лаборатории Ротмана, Йельского института нанобиологии, Оксфордского университета, Орхусского университета, Техасского технологического университета и Университета Сорбонны. Помимо собственного масс-спектрометра, авторы также использовали Аналитическое ядро и Ядро визуализации Вест-кампуса в своих экспериментах.