Ученые из Института науки и технологий Австрии разработали искусственные рецепторы, сопряженные с G-белком. Эти рецепторы передают множество важных сигналов и служат мишенями для множества одобренных лекарств, и результаты работы помогут лучше понять их работу. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Для передачи сигналов между клетками могут использоваться различные вещества, например гормоны или нейромедиаторы. Для их распознавания клетки применяют рецепторы, которые находятся на их поверхности. Один из ключевых классов этих структур — рецепторы, сопряженные с G-белком (GPCR). Когда эти рецепторы активируются под действием внешнего сигнала, они запускают в клетке различные процессы: рост или миграцию клеток, межклеточную коммуникацию, различные метаболические реакции. В классе GPCR известно более 800 рецепторов, и они связаны с патогенезом различных заболеваний. Из-за этого более трети всех лекарств, одобренных в США, нацелены на GPCR.
Однако исследование этих рецепторов достаточно затруднено. Во-первых, множество лигандов — молекул, которые связываются с GPCR и активируют их, — все еще остаются неизвестными. Во-вторых, даже известные лиганды или не всегда доступны в организме, или могут оказывать побочное действие. В-третьих, ученым очень тяжело определить функции того или иного рецептора, так как они могут различаться в зависимости от типа клеток. Один и тот же рецептор может участвовать в процессе воспаления, если находится на иммунных клетках, и способствовать расслаблению мышц, если находится на клетках бронхиальной ткани.
Чтобы обойти эти ограничения, австрийские ученые разработали искусственные копии GPCR. Они не реагируют на внешние сигналы и активируются только лекарственными молекулами, мишенью для которых служит конкретный рецептор. Метод, названный учеными DREADD (Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs — «дизайнерские» рецепторы, активируемые исключительно «дизайнерскими» лекарствами), позволяет получить химерную копию любого GPCR. Чтобы показать, как работает система, исследователи выбрали рецептор β2AR, который выполняет множество важных функций. Полученная реплика β2AR селективно активировалась лекарственной молекулой — клозапин-N-оксидом. Исследователи показали, что с помощью такого химерного рецептора можно было повторить большинство функций оригинала.
Ученые также провели ряд экспериментов с микроглиями — иммунными клетками, которые находятся в мозге. Они устраняют возбудителей инфекций, а также поврежденные или нефункционирующие нейроны. Внедрив химерный рецептор β2AR в микроглии, ученые смогли повторить процесс воспаления в нервной системе.
Исследователи убеждены, что GPCR — очень важный класс рецепторов. Обычно они классифицируются по группам в зависимости от их функций, но одни и те же рецепторы могут участвовать в различных сигнальных путях. Разработанная учеными система в будущем позволит рассмотреть GPCR в тончайших деталях. Сейчас исследователи работают над изучением роли GPCR в воспалении.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
