Os pesquisadores resolveram a estrutura tridimensional de um complexo de proteínas envolvidas na visão dos vertebrados em resolução atômica, uma descoberta que tem amplas implicações para a nossa compreensão dos processos de sinalização biológica e o design de mais de um terço dos medicamentos no mercado hoje.

As descobertas iluminam como os sinais dos fótons (partículas de luz) são amplificados no olho. Mais importante, o estudo fornece insights sobre como a maior família de proteínas da membrana celular - receptores acoplados à proteína G (GPCRs) - funcionam em humanos.

"Eles estão envolvidos em quase todos os processos biológicos do corpo humano - como percebemos a luz, gosto, cheiro, ou como a frequência cardíaca é regulada ou os músculos se contraem - e eles são alvos para mais de 30% das drogas que são usadas hoje, "disse Yang Gao, co-primeiro autor do artigo e pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Richard Cerione, o Professor Goldwin Smith de Química e Biologia Química e co-autor sênior.

Existem mais de 800 GPCRs em humanos que sinalizam por meio de cerca de 20 proteínas G diferentes. Os GPCRs são responsáveis ​​por detectar uma ampla gama de sinais externos, como hormônios, luz, e sentido do olfato e paladar - e induzindo respostas correspondentes dentro da célula. Na visão de vertebrados, a rodopsina GPCR é capaz de detectar o sinal de apenas um fóton e por meio da ativação da transducina da proteína G e dos efetores a jusante, amplifique 100, 000 vezes.

Os pesquisadores usaram microscopia crioeletrônica para obter estruturas de resolução atômica do complexo rodopsina-transducina. As estruturas não fornecem apenas a base molecular da visão dos vertebrados, mas também revelam um mecanismo previamente desconhecido de como os GPCRs em geral ativam as proteínas G.

"O que aprendemos com essas estruturas em nível atômico pode ser amplamente aplicável a outros sistemas de sinalização GPCR, "disse o co-primeiro autor Sekar Ramachandran, um associado sênior de pesquisa no laboratório de Cerione.

Ao aprender mais sobre como diferentes receptores se acoplam especificamente a diferentes proteínas G, os pesquisadores esperam obter insights sobre o design de drogas que regulam especificamente a sinalização GPCR. Muitos efeitos colaterais de medicamentos ocorrem quando as terapias não são específicas o suficiente e visam as vias prejudiciais e benéficas, Yang disse.

Hongli Hu, um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Biologia Estrutural de Stanford, é um co-primeiro autor; Georgios Skiniotis, professor de fisiologia molecular e celular e de biologia estrutural em Stanford, é um co-autor sênior.

O estudo, "Estruturas do Complexo Rodopsina-Transducina:Insights sobre a Ativação da Proteína G, "foi publicado no jornal Molecular Cell .