Международная группа ученых разработала молекулярный комплекс, который может помочь в разработке более эффективных лекарств, с меньшим количеством побочных эффектов, при остеопорозе и раке.
Изображения с атомарным разрешением визуализировали рецептор гормона паращитовидной железы-1 (PTH1R), молекулу, которая передает сигналы к клеткам и от них, взаимодействуя с двумя ключевыми мессенджерами - молекулой, которая имитирует гормон паращитовидной железы и стимулирующий белок G, молекула, которые играют большую роль в метаболизме костной ткани.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Science, и они дают шанс для разработки новых препаратов для лечения таких состояний как остеопороз или кахексия, которая нередко развивается при раке и является причиной смерти.
Почти 200 миллионов человек в мире болеют остеопорозом, у еще большего количества отмечается снижение плотности костной ткани. По прогнозам ученых, в ближайшем будущем, вследствие старения населения, количество больных остеопорозом будет только расти. Вместе с этим, будет расти количество переломов, так как многие пациенты с остеопорозом избегают приема лекарств из-за наличия побочный действий.
«Понимание того, как все эти молекулы взаимодействуют друг с другом, оставалось загадкой в течение 80 лет после открытия гормона паращитовидной железы», - сказал профессор Х. Эрик Сю, из института Ван Андела (VARI).) со автора исследования. «Этот шаг может со временем значительно улучшить методы лечения остеопороза».
PTH1R является молекулярным каналом связи между клетками и окружающей их средой, который способствует развитию костей, кожи и хрящей и регулирует уровень кальция в крови.
Для этого он взаимодействует с молекулярными мессенджерами, такими как гормон паращитовидной железы, который обеспечивает поступление в кровь необходимого количества кальция для поддержания здоровой функции.
Однако слишком много гормона околощитовидной железы может нанести вред организму, увеличив уровень кальция в крови до опасного уровня, способствуя образованию камней в почках и вымыванию кальция из костей, что может привести к значительным переломам. Слишком маленький уровень паратгормона тормозит обмен веществ и способствует усталости, увеличению веса, депрессии и множеству других проблем.
Полученные результаты исследования также дают представление о рецепторах, связанных с G-белком (GPCR), семействе сигнальных молекул, к которым принадлежит PTH1R. Взятые вместе, GPCR нацелены почти на 30 процентов лекарств, имеющихся в настоящее время на рынке.
Известно, что GPCR трудно визуализировать с использованием традиционных методов рентгеновской кристаллографии; на сегодняшний день удалось определить структуру только около 40 из более чем 800 GPCR. Чтобы визуализировать структуру рецептора, команда использовала новаторскую технику, называемую криоэлектронной микроскопией (крио-ЭМ), которая способна визуализировать молекулы с беспрецедентной четкостью и может более четко отображать молекулы, такие как GPCR, которые встроены в клеточную мембрану.
