Llevando una larga búsqueda a una conclusión satisfactoria, los investigadores han mapeado la estructura de estado activo del receptor de angiotensina II tipo 1, el objetivo de medicamentos ampliamente recetados para regular la presión arterial y la función renal.
El estudio, publicado en línea el 10 de enero en Celda , fue realizado por investigadores del Instituto Blavatnik de la Escuela de Medicina de Harvard y colegas del Centro Médico de la Universidad de Duke.
Cuando la hormona angiotensina se adhiere a este receptor, constriñe los vasos sanguíneos para aumentar la presión sanguínea y estimula las glándulas suprarrenales para retener la sal en los riñones. Se estima que el 5 por ciento de los adultos en los Estados Unidos toman bloqueadores de los receptores de angiotensina II para disminuir la presión arterial, tratar la insuficiencia cardíaca o prevenir la insuficiencia renal o accidente cerebrovascular.
A pesar de los roles críticos del receptor en el cuerpo y su popularidad como objetivo de drogas, los investigadores han tenido problemas para responder la pregunta: ¿Cómo se activa?
"Millones de personas toman medicamentos que apagan este receptor, y se ha estudiado a fondo, pero debido a limitaciones tecnológicas, las personas no podían ver cómo se ve cuando está encendido", dijo Andrew Kruse, profesor asociado dequímica biológica y farmacología molecular en HMS y coautor principal del artículo con Robert Lefkowitz de Duke.
"Nuestro estudio proporciona un marco para interpretar una gran cantidad de datos recopilados a lo largo de los años sobre la función del receptor, ayudando a convertir piezas dispares en un único modelo coherente", dijo Kruse.
Los nuevos hallazgos también ofrecen pistas sobre cómo se pueden desarrollar medicamentos que activen, en lugar de bloquear, el receptor de angiotensina II u otros receptores de manera altamente controlada.
girar y gritar
Al igual que muchas proteínas incrustadas en la membrana celular, el receptor de angiotensina II se retuerce en diferentes formas dependiendo de si está inactivo o unido a una proteína frente a otra.
Los investigadores que desean estudiar un receptor en una forma o conformación específica, a menudo intentan generar un anticuerpo con una forma complementaria que mantenga el receptor quieto. Luego pueden cristalizarlo, bombardearlo con rayos X y traducir el resultadoimagen en una estructura atómica 3D.
El grupo de Lefkowitz probó la táctica estándar: inocular una llama para estimular su sistema inmunitario para que produzca los anticuerpos necesarios, pero cada intento no tuvo éxito.
"El receptor flip-flop entre todas estas conformaciones diferentes", dijo Lefkowitz. "Intentamos durante al menos seis años desarrollar un anticuerpo que lo estabilizara, y fallamos en todo momento".
Una herramienta desarrollada por el laboratorio Kruse en 2018 proporcionó la clave. Utilizando levadura en lugar de llamas, los investigadores habían generado una biblioteca de 500 millones de nanocuerpos artificiales anticuerpos pequeños para ayudar a los biólogos estructurales.
Uno de los nanocuerpos hizo exactamente lo que Lefkowitz necesitaba.
"La nueva técnica de Andrew, combinada con mucho esfuerzo duro y de colaboración, finalmente lo hizo posible", dijo.
"Este es un ejemplo de una buena colaboración, donde cada uno proporcionó algo único", estuvo de acuerdo Kruse. "Ofrecimos nuestra biblioteca de nanocuerpos y nuestra experiencia en la cristalización de receptores acoplados a proteínas G como el receptor de angiotensina II, mientras que el laboratorio de Lefkowitz trajo sufortalezas en bioquímica y farmacología del receptor "
Conor McMahon, un investigador postdoctoral en el laboratorio Kruse y coautor del artículo, junto con Laura Wingler y Dean Staus en el laboratorio Lefkowitz, agregó: "Esto demuestra la utilidad de nuestra biblioteca de nanocuerpos, y es particularmente emocionanteverlo exitoso en un caso donde la inmunización de la llama no tuvo éxito "
Detalles revelados
La captura de la estructura cristalina intrincadamente detallada del receptor reveló cómo se une a la angiotensina, cómo los cambios en la porción del receptor fuera de la célula desencadena cambios en la porción dentro de la célula, y más.
"Muchos de los cambios conformacionales fueron únicos en comparación con los que habíamos visto antes", dijo Kruse.
Kruse y su equipo también esperan que el estudio ayude a proporcionar un camino para responder preguntas sobre el misterioso fenómeno conocido como agonismo sesgado, en el que una proteína que se une a un receptor activa preferentemente una vía, en lugar de activar dos o más vías por igual.
Este estudio fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud otorga R01HL16037 y 5DP5OD021345, el Centro Mandel para Hipertensión y Aterosclerosis en la Universidad de Duke, la Fundación Vallee y la Fundación Smith Family. Lefkowitz es un investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
Lefkowitz es fundador y accionista de Trevena, Inc., y es director de Lexicon Pharmaceuticals. Kruse es fundador de Ab Initio Biotherapeutics, Inc.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Medicina de Harvard . Original escrito por Stephanie Dutchen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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