Eine Forschergruppe unter der Leitung von Prof. Arun K. Shukla in der Abteilung für Biowissenschaften und Bioingenieurwesen am Indian Institute of Technology Kanpur (IIT-K) hat einen bisher unbekannten Mechanismus entschlüsselt, der eine wichtige Klasse von Arzneimittelzielen, die als G-Protein bekannt ist, reguliert -gekoppelte Rezeptoren.
Die Entdeckung hat nicht nur wichtige Auswirkungen auf das Verständnis des grundlegenden Mechanismus der zellulären Signalübertragung im menschlichen Körper, sondern hat auch das Potenzial, die Entdeckung neuer Medikamente für verschiedene menschliche Krankheitszustände zu erleichtern. Die Studie, veröffentlicht in der Mai-Ausgabe von Molekulare Zellewurde mit einer innovativen Technologie durchgeführt, die als kryogene Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) bekannt ist.
Die Zellen unseres Körpers sind von einer Membran umgeben, die eine spezielle Art von Proteinmolekülen beherbergt, die als Rezeptoren bezeichnet werden. Diese Rezeptoren sind für den Körper wichtig, um verschiedene Chemikalien und Hormone wahrzunehmen und entsprechend zu reagieren, indem er spezifische physiologische Reaktionen aktiviert. Eine bestimmte Klasse von Rezeptoren, die sogenannten G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs), ist an der Regulierung der Herzfunktion, des Blutdrucks, psychischer Störungen und unseres Verhaltens beteiligt. Mehrere Medikamente, beispielsweise gegen Depressionen, Herzinsuffizienz, Krebs und Bluthochdruck, wirken durch Modulation dieser Rezeptorproteine.
Die Funktion von GPCRs wird durch eine andere Familie von Proteinen im Körper reguliert, die als Arrestine bekannt sind. Sie binden an GPCRs und steuern deren Funktion und physiologische Reaktionen. Ein vollständiges Verständnis der GPCR-Arrestin-Wechselwirkung war jedoch bisher größtenteils schwer zu erreichen. Mit der neuen Technologie, der Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM), haben die Forscher nun das Zusammenwirken von GPCRs und Arrestinen detailliert sichtbar gemacht. Dadurch konnte das Team einen neuartigen Mechanismus entdecken, der für die Regulierung der Funktion von GPCRs im Körper verantwortlich ist.
Prof. Shukla sagt: „Diese Studie hat neue Wege zur Verbesserung der derzeit verfügbaren Medikamente durch die Verringerung ihrer Nebenwirkungen eröffnet und bietet auch die Möglichkeit, neue Medikamente für verschiedene menschliche Krankheitszustände zu entdecken. Zum Beispiel der Chemokinrezeptor, der einer davon ist.“ „Die in dieser Studie untersuchten Rezeptoren spielen eine wichtige Rolle beim Fortschreiten des Brustkrebses, während die ebenfalls hier untersuchten Komplementrezeptoren wichtige Ziele für die Behandlung von entzündlichen Erkrankungen wie rheumatoider Arthritis sind.“
Die Forscher arbeiten derzeit in Zusammenarbeit mit mehreren internationalen Labors an der Entdeckung neuartiger Arzneimittel, einschließlich Studien an Tiermodellen.
Diese Studie wird von Prof. Arun K. Shukla geleitet und ist Co-Autor von Ph.D. Die Studierenden Herr Jagannath Maharana, Frau Parishmita Sarma und Frau Shirsha Saha, die Postdoktoranden Dr. Ramanuj Banerjee und Dr. Manish Yadav sowie die Projektstipendiaten Herr Sayantan Saha und Herr Vinay Singh. An der Studie ist auch Dr. Mohamed Chami von der Universität Basel in der Schweiz beteiligt.
Mehr Informationen:
Jagannath Maharana et al., Strukturelle Schnappschüsse enthüllen ein wichtiges Phosphorylierungsmotiv in GPCRs, die die β-Arrestin-Aktivierung vorantreiben. Molekulare Zelle (2023). DOI: 10.1016/j.molcel.2023.04.025
Bereitgestellt vom Indian Institute of Technology Kanpur