I ricercatori hanno risolto la struttura tridimensionale di un complesso proteico coinvolto nella visione dei vertebrati a risoluzione atomica, una scoperta che ha ampie implicazioni per la nostra comprensione dei processi di segnalazione biologica e la progettazione di oltre un terzo dei farmaci oggi sul mercato.

I risultati illuminano come i segnali dei fotoni (particelle di luce) vengono amplificati nell'occhio. Ma ancora più importante, lo studio fornisce approfondimenti su come la più grande famiglia di proteine ​​della membrana cellulare, i recettori accoppiati a proteine ​​G (GPCR), funzioni negli esseri umani.

"Sono coinvolti in quasi tutti i processi biologici in un corpo umano:come percepiamo la luce, gusto, odore, o come viene regolata la frequenza cardiaca o come si contraggono i muscoli, e sono bersagli per oltre il 30% dei farmaci che vengono utilizzati oggi, " disse Yang Gao, co-primo autore dell'articolo e ricercatore post-dottorato nel laboratorio di Richard Cerione, il Goldwin Smith Professore di Chimica e Biologia Chimica e co-autore senior.

Ci sono oltre 800 GPCR nell'uomo che segnalano attraverso circa 20 diverse proteine ​​G. I GPCR sono responsabili del rilevamento di un'ampia gamma di segnali esterni, come ormoni, leggero, e senso dell'olfatto e del gusto e inducendo risposte corrispondenti all'interno della cellula. Nella visione dei vertebrati, la rodopsina GPCR è in grado di rilevare il segnale da un solo fotone e attraverso l'attivazione della proteina G trasducina e degli effettori a valle, amplificalo di 100, 000 volte.

I ricercatori hanno utilizzato la microscopia crioelettronica per ottenere strutture a risoluzione atomica del complesso rodopsina-trasducina. Le strutture non solo forniscono le basi molecolari della visione dei vertebrati, ma rivelano anche un meccanismo precedentemente sconosciuto di come i GPCR in generale attivano le proteine ​​G.

"Ciò che abbiamo appreso da queste strutture a livello atomico potrebbe essere ampiamente applicabile ad altri sistemi di segnalazione GPCR, " ha detto il co-primo autore Sekar Ramachandran, un senior research associate nel laboratorio di Cerione.

Imparando di più su come diversi recettori si accoppiano specificamente con diverse proteine ​​G, i ricercatori sperano di ottenere informazioni sulla progettazione di farmaci che regolano specificamente la segnalazione GPCR. Molti effetti collaterali dei farmaci si verificano quando le terapie non sono sufficientemente specifiche e mirano a percorsi sia dannosi che benefici, ha detto Yang.

Hongli Hu, un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Biologia Strutturale di Stanford, è un co-primo autore; Georgios Skiniotis, professore di fisiologia molecolare e cellulare e di biologia strutturale a Stanford, è un co-autore senior.

Lo studio, "Strutture del complesso rodopsina-trasducina:approfondimenti sull'attivazione della proteina G, " è stato pubblicato sulla rivista Cellula molecolare .