La dopamina es un neurotransmisor involucrado en todo, desde funciones cognitivas superiores hasta control motor, motivación, excitación, refuerzo y gratificación sexual, los receptores sobre los que actúa han sido un objetivo de larga data para tratar trastornos como la enfermedad de Parkinson, que es causada por la degeneraciónde neuronas que usan dopamina que controlan el movimiento.
El problema es que durante al menos dos décadas, nadie ha podido "ver" cómo se ve un receptor de dopamina cuando es activado por la dopamina, al menos no en una resolución lo suficientemente alta como para ofrecer vías para diseñar medicamentos quepuede apuntar a los receptores de manera efectiva.
En un importante estudio colaborativo publicado en Naturaleza , científicos del laboratorio de Patrick Barth en EPFL, con colegas de UTSW y UCSD ahora han resuelto la estructura de alta resolución de una forma activada de un receptor de dopamina en un entorno de membrana lipídica nativa ". El receptor nativo está tan mal comportadoy su forma activa tan transitoria que los intentos de observar la estructura del receptor 'en acción' han fallado hasta ahora ", dice Barth.
La forma en que los científicos resolvieron el problema fue mediante la combinación de enfoques de diseño de proteínas alostéricos y de novo computacionales de vanguardia desarrollados por el grupo de Barth, lo que permitió a los investigadores diseñar un receptor de dopamina altamente estable pero activado cuya estructura podrían estudiar y resolver.
El equipo de EPFL creó un receptor con bloques de construcción artificiales, tales como interruptores de activación y sitios de unión de novo, que reemplazaron regiones inestables, estructuralmente desordenadas e inactivadoras del receptor nativo.
"Este enfoque de diseño de proteína computacional híbrido funcional / de novo es poderoso, ya que nos permitió crear un receptor con una actividad y estabilidad considerablemente mejoradas mientras recapitulamos funcionalidades nativas clave como la señalización intracelular mediada por dopamina y la unión", dice Barth.
El éxito también fue posible mediante el uso de técnicas de reconstitución de lípidos de alta gama y microscopía crioelectrónica, superando obstáculos en estudios previos que intentaron determinar la estructura del receptor mediante cristalografía de rayos X y manteniendo el receptor dentro de los detergentes.
El problema es que los detergentes son imitaciones muy pobres de las membranas lipídicas de la célula donde los receptores como el de dopamina se encuentran naturalmente. Además, los detergentes tienen la reputación de distorsionar e incluso inactivar los receptores, lo que no ayuda al intentar ver quéparece estar en acción ". Esto representa la primera estructura de receptor de membrana a nivel atómico determinada en una bicapa lipídica nativa", dice Barth.
"El avance permitirá mejorar los esfuerzos de descubrimiento de fármacos contra, por ejemplo, la enfermedad de Parkinson", agrega. "Pero también prepara el escenario para aplicar ampliamente enfoques de diseño de proteínas funcionales y de novo para acelerar la determinación de la estructura de objetivos proteicos desafiantes ycrear proteínas con funciones novedosas para una amplia gama de aplicaciones terapéuticas y biotecnológicas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Original escrito por Nik Papageorgiou. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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