Результаты показывают, как в глазу усиливаются сигналы фотонов (частиц света). Что еще более важно, исследование дает представление о том, как самое большое семейство белков клеточной мембраны – рецепторы, сопряженные с G-белками (GPCR), – работают у людей.
«Они участвуют почти во всех биологических процессах в организме человека – в том, как мы воспринимаем свет, вкус, запах, или как регулируется частота сердечных сокращений или сокращаются мышцы – и они являются мишенями для более 30% лекарств, которые используются сегодня », – сказал Ян Гао, соавтор статьи и научный сотрудник лаборатории Ричарда Церионе, профессора химии и химической биологии Голдвина Смита и соавтора.
У человека насчитывается более 800 GPCR, которые передают сигналы примерно через 20 различных G-белков. GPCR отвечают за восприятие широкого спектра внешних сигналов, таких как гормоны, свет, обоняние и вкус, и вызывают соответствующие реакции внутри клетки. В зрении позвоночных родопсин GPCR способен обнаруживать сигнал всего лишь от одного фотона и посредством активации трансдуцина G-белка и последующих эффекторов усиливать его в 100000 раз.
Исследователи использовали криоэлектронную микроскопию для получения структур комплекса родопсин-трансдуцин с атомным разрешением. Эти структуры не только обеспечивают молекулярную основу зрения позвоночных, но также раскрывают ранее неизвестный механизм того, как GPCR в целом активируют G-белки.
«То, что мы узнали из этих структур на атомарном уровне, может быть широко применимо к другим системам передачи сигналов GPCR», – сказал соавтор исследования Секар Рамачандран, старший научный сотрудник лаборатории Cerione.
Узнав больше о том, как разные рецепторы специфически соединяются с разными G-белками, исследователи надеются получить представление о разработке лекарств, которые специфически регулируют передачу сигналов GPCR. По словам Янга, многие побочные эффекты лекарств возникают, когда методы лечения недостаточно специфичны и нацелены как на вредные, так и на полезные пути.
Хунли Ху, научный сотрудник отделения структурной биологии Стэнфорда, является соавтором; Георгиос Скиниотис, профессор молекулярной и клеточной физиологии и структурной биологии в Стэнфорде, является соавтором.