Una collaborazione tra tre laboratori della UC San Francisco ha portato a uno sguardo senza precedenti su un membro di una classe vitale e onnipresente di proteine chiamate integrine (pronunciato "INT-uh-grins"). Le integrine sono associate a fibrosi, cicatrizzazione e irrigidimento dei tessuti che è associato a quasi la metà di tutti i decessi nei paesi sviluppati, eppure i ricercatori non disponevano di un modello strutturale ad alta risoluzione delle proteine nel loro stato attivo. Ora, una combinazione di perseveranza, il successo tecnologico e l'intuizione hanno individuato un obiettivo mobile e sfuggente.
Le tecniche più vecchie come la cristallografia a raggi X richiedono ai ricercatori di sottoporsi a processi laboriosi per impacchettare le proteine nei cristalli prima di poter creare immagini per determinare la struttura di una proteina. Questo metodo funziona meglio su stazionario, rigido, e proteine simmetriche:l'opposto delle integrine, che sono abbastanza flessibili nella loro forma attiva, disse Stephen Nishimura, dottore, uno degli autori senior del documento e professore di patologia all'UCSF.
Le integrine sono incorporate sulla superficie di tutte le cellule animali, connettendo ogni cellula all'ambiente circostante e permettendole di comunicare e rispondere a forze esterne. Per raggiungere i suoi obiettivi, il nuovo lavoro suggerisce per la prima volta che un'integrina attiva si piega e oscilla in un punto medio flessibile "come un girasole che cerca il sole, " disse Nishimura.
Per esplorare la struttura di un'integrina, il team ha utilizzato la microscopia crioelettronica, una tecnica che ha recentemente beneficiato di importanti progressi nell'hardware e nel software presso l'UCSF. Melodia Campbell, dottorato di ricerca, lavorato per visualizzare un tipo di proteina integrina fino a una precisione quasi atomica. Ha ripreso e analizzato le proteine purificate e congelate nel laboratorio di Yifan Cheng, dottorato di ricerca, un professore di biochimica e biofisica all'UCSF e l'altro autore senior dello studio.
Ma visualizzare la proteina era solo una parte dello sforzo. Il nuovo giornale della squadra in Biologia strutturale e molecolare della natura include il lavoro di Campbell, manipolazione genetica da Saburo Ito, dottorato di ricerca, e ingegneria delle proteine, purificazione e competenza da Anthony Cormier, dottorato di ricerca Una volta che la proteina è stata visualizzata, i ricercatori hanno convalidato il loro modello strutturale ingegnerizzando geneticamente un'integrina correlata che ha risposto ai segnali biochimici esattamente come previsto dal modello del team, suggerendo che le loro scoperte si estendevano a molti, se non tutto, integrine.
Con i pionieri dell'ingegneria degli anticorpi Jim Marks, dottore, dottorato di ricerca, e Jianlong Lou, dottorato di ricerca, sia nel Dipartimento di Anestesia dell'UCSF, gli autori hanno già sviluppato diversi promettenti anticorpi terapeutici, utilizzando la nuova struttura come modello. Alcune aziende stanno già lavorando con quegli anticorpi per sviluppare trattamenti per condizioni come il cancro e la fibrosi. Ma per Nishimura, che lavora con le integrine da più di due decenni, il modello dettagliato è anche personalmente soddisfacente:"È come cercare un vecchio arcinemico, e infine congelandolo sui suoi passi."
