Работу опубликовали в журнале Science. Исследование провели ученые из Базельского университета. Оно посвящено одному из важнейших молекулярных механизмов — работе рецепторов, сопряженных с G-белком, или GPCR. Эти рецепторы участвуют практически во всех процессах в организме: передают сигналы, связанные со вкусом, болью, стрессом и множеством других состояний. Они встроены в мембрану клетки и реагируют на внешние сигналы, управляя внутренними реакциями.
До сих пор оставалось неясным, как именно эти рецепторы работают на молекулярном уровне. Чтобы ответить на этот вопрос, ученые использовали новую технику GPS NMR, основанную на ядерном магнитном резонансе, но адаптированную для отслеживания малейших движений белков в мембране — как если бы GPS следил за движением машины, только на уровне атомов. Это позволило впервые проследить в реальном времени, как именно GPCR переходит из одного состояния в другое.
В центре внимания оказался β1-адренергический рецептор — ключевой элемент сердечно-сосудистой системы. На него воздействуют препараты из группы бета-блокаторов, которые применяются для снижения давления и лечения болезней сердца. Исследование показало, что рецептор не просто включается или выключается. Он постоянно находится в балансе между несколькими состояниями — неактивным, промежуточным и активным. То, в какое состояние он переходит, зависит от конкретного вещества, с которым он взаимодействует. Например, одни лекарства активируют рецептор, а другие — блокируют.
Одним из наиболее ценных открытий стало выявление центрального микропереключателя — особой структуры внутри рецептора, которая контролирует переход между состояниями. Оказалось, что даже небольшие изменения на атомном уровне могут существенно изменить поведение рецептора. Это открывает путь к точной настройке лекарственных эффектов.
Как отмечают авторы, их работа приближает науку к созданию препаратов нового поколения — более точных и с меньшим количеством побочных эффектов. Учитывая, что около трети всех современных лекарств воздействуют именно на GPCR, потенциал нового подхода огромен.
То, как молекулы в теле передают сигналы, удивительно напоминает работу слаженного механизма, где каждая часть знает свое место и задачу. Похожим образом, только на более раннем этапе жизни, клетки эмбриона начинают свое путешествие к будущим органам — об этом вы можете узнать в этой статье.