Perché lo zucchero abbia un sapore dolce e il caffè sia stimolante, o anche per vedere la luce, prima devono atterrare tutti su un recettore accoppiato a proteine ​​G. Onnipresente e diversificato, questi recettori sono il sistema di rilevamento chimico di una cellula:percepiscono le sostanze nell'ambiente circostante e avviano percorsi intracellulari che sono alla base di quasi tutti i processi fisiologici, dal gusto e dalla vista alla regolazione ormonale e alla comunicazione neuronale. Quasi un terzo di tutti i farmaci terapeutici agisce legandosi a questi recettori della superficie cellulare.

Eppure trovare più bersagli farmacologici in questo gruppo è stato difficile, e una nuova ricerca potrebbe spiegare perché. Gli scienziati Rockefeller hanno scoperto che molti di questi recettori, di cui sono quasi 800, interagiscono con le cosiddette proteine ​​che modificano l'attività dei recettori, o RAMPE, facendoli assumere diverse configurazioni all'interno del corpo rispetto al laboratorio.

La scoperta è stata resa possibile da una nuova tecnica che può esaminare centinaia di recettori contemporaneamente per rivelare RAMP precedentemente sconosciute che ne influenzano la struttura e la funzione. Approfondimenti da questa ricerca, descritto in Progressi scientifici , potrebbe avere implicazioni significative per la scoperta di farmaci e aiutare i ricercatori a comprendere una serie di malattie.

Un componente mancante

Sebbene ampiamente studiato, I recettori accoppiati a proteine ​​G si dimostrano ancora sfuggenti. Molti farmaci che li prendono di mira con successo negli studi preclinici alla fine falliscono negli studi sull'uomo. E per oltre un centinaio di questi recettori, gli scienziati non sono nemmeno stati in grado di identificare a quale ormone o proteina nel corpo si legano.

"Un'ipotesi è che manchi qualche componente, "dice Thomas P. Sakmar, il Professore Richard M. e Isabel P. Furlaud e capo del Laboratorio di Biologia Chimica e Trasduzione del Segnale di Rockefeller. "Quel componente potrebbe essere la RAMP."

Le RAMP sono state scoperte casualmente 20 anni fa quando un team di ricercatori che lavorava su un recettore accoppiato a proteine ​​G, o GPCR, incontrato uno strano problema:lo stesso recettore espresso in due diverse linee cellulari legate a composti diversi. Questa variazione, i ricercatori hanno scoperto, è stato spiegato da una proteina accessoria presente in una linea cellulare e non nell'altra.

Oggi sono note tre RAMP che formano complessi con GPCR, portando a un cambiamento nella configurazione del recettore e quindi nella sua affinità per un ormone o un farmaco. Ricerche precedenti hanno scoperto che questo è vero per una manciata di GPCR, ma gli scienziati sospettavano che quando si tratta di RAMP, vedevano solo la punta dell'iceberg.

Ad esempio, Le mutazioni RAMP sono collegate a diverse malattie e la loro eliminazione nei topi porta a un'ampia gamma di esiti. "Diverse linee di prova suggeriscono che interagiscono con molti più GPCR di quanto abbiamo apprezzato, "dice Emily Lorenzen, uno studente laureato nel laboratorio di Sakmar.

gli studi di Lorenzen, pubblicato nel 2017 e nel 2019, confermato questo sospetto, così ha deciso di dare un'occhiata più da vicino.

La grande ricerca

Con tre RAMP e 775 recettori, cercare tra tutte le possibili combinazioni è un compito arduo. Lorenzen sapeva di dover sviluppare un test per lo screening simultaneo di un gran numero di proteine ​​e delle loro potenziali interazioni.

L'idea l'ha mandata in Svezia per una collaborazione con gli scienziati del Karolinska Institute, KTH Royal Institute of Technology, e Laboratorio di Scienze per la Vita. Il team ha ottenuto anticorpi dal progetto Human Protein Atlas che hanno accoppiato a sfere magnetiche, e poi incubate con una miscela liquida di cellule ingegnerizzate per creare una combinazione sia di una RAMP che di un recettore.

Le perline sono pre-colorate con 500 coloranti diversi, e le RAMP possono essere rilevate con un secondo, anticorpo fluorescente. Poiché le perle passano attraverso uno strumento di rilevamento in un unico file, i loro ID colore vengono letti e vengono identificati i recettori e le RAMP associati.

Nell'articolo Science Advances, il team presenta i risultati del test della tecnica su 23 GPCR. I risultati non solo hanno convalidato le interazioni note, ma ha anche rivelato interazioni RAMP precedentemente non identificate in recettori aggiuntivi.

"Sarei stato felice di trovare anche solo una o due nuove interazioni, "dice Lorenzen. "Invece ne abbiamo una dozzina o giù di lì."

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Ispirato da questo successo, il team sta applicando la tecnica al resto dei recettori con l'obiettivo di mappare le loro interazioni con tutte e tre le RAMP, "creando l'intero interactoma GPCR-RAMP, "dice Sakmar.

Finora, i risultati sono stati coerenti:le interazioni GPCR-RAMP sono molto più diffuse di quanto si pensasse in precedenza, una scoperta che ha importanti implicazioni pratiche. "Quando si studia la farmacologia GPCR, devi considerare lo stato della RAMP nel tuo sistema, " dice Sakmar. "Il vero bersaglio di un farmaco potrebbe essere il complesso GPCR-RAMP nella membrana cellulare, non il recettore in isolamento."

Ha già messo in pratica questa idea. Il suo team sta rivalutando una piccola sottofamiglia di recettori coinvolti nelle malattie immunitarie, precedentemente studiati come importanti bersagli farmacologici. "Pensiamo di sapere perché i precedenti tentativi di scoperta di farmaci non hanno avuto successo, " Dice Sakmar. "C'è un'interazione RAMP che nessuno ha apprezzato."

Il team spera anche di risolvere il curioso caso di glaucoma, pensato per essere causato da mutazioni in RAMPs. Queste mutazioni sono state sconcertanti per gli scienziati poiché le RAMP da sole sembravano non avere alcun ruolo nella malattia. Il team di Sakmar sta ora esaminando il glaucoma e alcune malattie altrettanto sconcertanti per scoprire se un'interazione GPCR potrebbe essere l'anello mancante.

Portare le RAMP nel quadro potrebbe anche risolvere il mistero di un centinaio di cosiddetti recettori orfani, attivati ​​da proteine ​​sconosciute. "Andando avanti, ci concentreremo sulla ricerca di ciò a cui si legano questi GPCR orfani, " dice Lorenzen. "Spero che questo incoraggerà anche altre persone a esaminarlo."