Wissenschaftler lösen die 3D-Struktur von Proteinen, die das Immunsystem leiten | 2020

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Anonim

In einer neuen Studie enthüllen Forscher des Scripps Research Institute (TSRI) und des Duke University Medical Center die dreidimensionale Struktur eines entscheidenden Ionenkanals. Ihre Ergebnisse zeigen diesen Kanal detaillierter als je zuvor und geben Aufschluss über die mögliche Rolle des Kanals bei Immunfunktionen wie der Erkennung von Infektionen und Entzündungen.

"Unsere Fähigkeit, unsere Umwelt wahrzunehmen - einschließlich der Erfassung von Temperatur und Schmerz - hängt stark von diesen Kanälen ab. Das Verständnis ihrer 3D-Struktur ebnet den Weg für die Entwicklung einer Vielzahl neuer Therapien", sagte die TSRI-Biologin Gabe Lander war Co-Senior des Autors der Studie mit dem Biochemiker Seok-Yong Lee vom Duke University Medical Center.

Die neue Studie wurde am 18. Januar 2016 in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Struktur- und Molekularbiologie .

Ein wichtiger Sensor

Lander und seine Kollegen konzentrierten sich auf einen Ionenkanal namens Transient Receptor Potential Vanilloid-2 (TRPV2), der sich in den Zellmembranen des gesamten Körpers befindet. Frühere Forschungen hatten ergeben, dass TRPV2 an der Erfassung von physischen Belastungen wie Druck- und Temperaturänderungen sowie an der Erkennung von Immunproblemen und der Aktivierung der T-Zellen des Immunsystems beteiligt war.

In der neuen Studie verwendeten die Forscher eine bildgebende Technik namens Kryo-Elektronenmikroskopie, bei der eine Probe mit energiereichen Elektronen beworfen wird. Durch den Einsatz neuer Probenvorbereitungstechniken, Computerprogramme und einer neuen Generation von Kameras haben die Forscher am TSRI die potenzielle Auflösung von Kryo-Elektronenmikroskopiebildern so weit verbessert, dass TRPV2 mit nahezu atomarer Präzision abgebildet werden kann.

"Die Tatsache, dass das Gebiet der Kryo-Elektronenmikroskopie dahin fortgeschritten ist, wo wir jetzt die Strukturen dieser kleinen, in Membranen eingebetteten Komplexe mit einer derart hohen Auflösung auflösen können, ist aufregend", sagte Mark Herzik Jr., Co-Erster von TSRI Research Associate Autor der Studie mit Lejla Zubcevic von der Duke University. "Die methodischen Erkenntnisse aus dieser Studie werden dazu beitragen, andere Projekte im Labor voranzutreiben."

Beim Vergleich der Struktur von TRPV2 mit TRPV1, einem genetisch ähnlichen Ionenkanal, der nur im Nervensystem vorkommt, stellten die Forscher einige signifikante Unterschiede fest. Die Architekturkomponenten von TRPV2 in der Nähe des zentralen Tors und der peripheren Domänen befanden sich in einer zuvor nicht beobachteten Konfiguration. Zusammengenommen führten dies die Autoren zu dem Vorschlag, dass diese Konfiguration einen "desensibilisierten" Zustand darstellt und eine neue molekulare Momentaufnahme dieser Ionenkanäle bei der Arbeit liefert.

"Der TRVP2-Ionenkanal ist wahrscheinlich ein globaler interner Sensor, der eine wichtige Rolle für unsere Immunantwort spielt", sagte Lander.

Lander sagte, der nächste Schritt sei, die Strukturen von TRPV2 in verschiedenen Stadien des Öffnens und Schließens seines Tors zu finden. Mit dem gesamten Zyklus haben die Forscher eine bessere Vorstellung davon, wie der Ionenkanal funktioniert und wie er therapeutisch manipuliert werden könnte, um Autoimmunerkrankungen zu behandeln.