理解蛋白质的角色参与癌症和阿尔茨海默氏症

属于帽子家族的蛋白质对生命至关重要,因为他们在细胞膜运输氨基酸。虽然这个家庭的成员几乎相同,一些运输某些氨基酸,而不是别人。这个专业化决定参与特定功能,如细胞生长或神经功能,因此在相关疾病如癌症和神经退行性疾病如阿尔茨海默´s疾病。这种特异性和功能的多样性赋予什么呢?问的一个问题是西班牙国家癌症研究中心的研究人员(CNIO)和生物医学研究所的巴塞罗那(IRB),领导了这项研究,他的回答是本周发表在《美国国家科学院学报》(PNAS)。

由于最新的高分辨率结构低温电子显微镜等技术,结合计算模型和这些蛋白质突变体的设计,研究人员已经能够观察结构的原子这种蛋白质家族的成员之一,细节和破译它的功能。研究结果显示只有少数residues-located在定义的区域选择特定的氨基酸的蛋白质家族,他们将绑定,因此负责蛋白质参与特定的生理功能。

有了这些信息,研究人员现在面临的挑战是找到新的治疗和疾病的诊断工具包括帽子的转运蛋白家族,与特定兴趣这些条件造成严重的健康问题,例如癌症和神经退行性疾病如阿尔茨海默疾病´s。

了解如何扰乱它们的功能

氨基酸,生命的基本构建块,进入和离开细胞,使他们能够成长,分裂和发展功能。这个运动的细胞发生由于盖茨嵌入细胞膜蛋白质形成的帽子的家庭,等等。

虽然帽子蛋白质是几乎相同的结构,但是一些运输某些氨基酸而不是其他人,从而赋予每个家庭成员特定的功能,如参与细胞生长;一个角色在癌症等疾病;神经功能;和有毒物质的运输和参与成瘾物质,如可卡因。

为了理解这个功能特异性,科学家们开始研究这一重要家族的蛋白质的三维结构。“经典技术用于确定蛋白质的结构,如使用x射线,与蛋白质有限的成功嵌入在生物膜,所以许多问题仍未解决,“奥斯卡Llorca说的大分子复合物在CNIO DNA损伤反应小组,主任的结构生物学计划中心和作者的工作。

“的组合结构由低温电子显微镜分辨率与分子动力学计算和功能研究提供了实验平台的潜力,让我们揭开氨基酸转运蛋白的功能。在本例中,我们使用这种技术来识别的分子机制,导致这些蛋白质运输一些氨基酸而不是其他人,“Manuel Palacin说转运蛋白氨基酸和疾病实验室的IRB巴塞罗那,巴塞罗那大学的教授和单位CIBERER领袖。

抗癌新药和´s老年痴呆症

由于低温电子显微镜,Llorca是一个国际的领域专家,可视化蛋白质的分子结构采取了一个巨大的一步我们现在知道的黄金时代的3 d结构。这种新技术,于2017年获得了诺贝尔化学奖,不仅提供前所未有的观察生物过程也是导致加速发展的新的化合物和药物治疗癌症和其他感兴趣的人类疾病。

在这项工作,使用低温电子显微镜,研究人员已经能够想象帽子家族成员的结构在原子分辨率和确定这些蛋白质与氨基酸结合的口袋,以及发生这种识别机制的细节。

原子的细节显示,只有少数残留这些蛋白质确定的氨基酸结合,因此他们的特定功能。此外,研究表明一些残留的替换为别人在这些位置在不同的家族成员负责修改某些氨基酸的特异性识别和交通,而不是别人。

这项研究的结果将允许努力指向化合物可以维护这些蛋白质的特定区域,并管理其所参与的疾病,如癌症和神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症。

参考: 罗德里格斯CF, Escudero-Bravo P·迪亚兹L, Bartoccioni P, Garcia-Martin C, Gilabert詹,等。结构基础的底物特异性heteromeric中性氨基酸的转运蛋白。《美国国家科学院学报》上。2021;doi:10.1073 / pnas.2113573118

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