Pesquisadores da Universidade de Michigan, A Universidade de Stanford e a empresa de biotecnologia ConfometRx capturaram os primeiros instantâneos de microscopia crioeletrônica de um receptor celular em ação.

As evidências, que foram publicados online em 24 de maio na revista Natureza , revelam novas informações sobre o funcionamento dos receptores acoplados à proteína G - que são intermediários para mensagens moleculares relacionadas a quase todas as funções dentro do corpo humano.

Receptores acoplados à proteína G, frequentemente abreviado como GPCRs, residem na membrana das células, onde eles detectam sinais de fora da célula e os transportam para o interior para serem acionados. Eles respondem a sinais, incluindo entrada sensorial como luz, gosto e cheiro, bem como hormônios e neurotransmissores.

O novo, Imagens de resolução quase atômica fornecem uma visão incrivelmente detalhada de como esses receptores importantes se ligam e transmitem sinais de hormônios peptídicos.

A equipe revelou como o hormônio GLP-1 (peptídeo-1 semelhante ao glucagon) se liga ao seu receptor do lado de fora da célula, e como isso causa mudanças no arranjo da parte que se estende para dentro da célula - que então envolve e ativa a proteína G.

O GLP-1 desempenha um papel importante na regulação da secreção de insulina, metabolismo de carboidratos e apetite. Ele se liga à família B de receptores acoplados à proteína G, embora as informações sobre suas interações precisas tenham sido até agora limitadas pela falta de imagens do complexo em ação.

"É difícil exagerar a importância dos receptores acoplados à proteína G, "disse Georgios Skiniotis, um pesquisador do U-M Life Sciences Institute and Medical School, e um autor sênior do estudo. "Os GPCRs são direcionados por cerca de metade de todas as drogas, e obter tais estruturas por microscopia crioeletrônica será crucial para esforços adicionais de descoberta de drogas. O receptor GLP-1 é um importante alvo de drogas para diabetes tipo 2 e obesidade. "

O tamanho e a fragilidade dos complexos GPCR tornaram-nos notoriamente difíceis de capturar usando o antigo padrão ouro de imagem:cristalografia de raios-X. Foi necessário Brian Kobilka, professor de fisiologia molecular e celular da Stanford University Medical School e colaborador sênior do artigo, muitos anos para obter o primeiro - o que levou ao Prêmio Nobel para Kobilka em 2012.

O estudo atual foi feito usando uma microscopia crioeletrônica, ou crio-EM. Cryo-EM é um produto em evolução, tecnologia de imagem de ponta que envolve o congelamento de proteínas em uma fina camada de solução e, em seguida, a projeção de elétrons delas para revelar sua forma. Como as proteínas congeladas são orientadas de todas as maneiras, o software de computador pode mais tarde combinar os milhares de instantâneos individuais em uma imagem 3-D com resolução quase atômica.

Os avanços no crio-EM agora tornam possível capturar complexos de proteínas com resolução semelhante à cristalografia de raios-X, sem ter que forçar as proteínas a ficarem puras, cristais ordenados - o que limita a variedade de arranjos e interações possíveis.

"Usando cryo-EM, também podemos descobrir mais informações sobre como os GPCRs se flexionam e se movem, "disse Yan Zhang, pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Skiniotis e co-autor do artigo. "E podemos observar mudanças funcionais em complexos que são difíceis, se não impossível, para cristalizar. "