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最强激光照亮阻遏蛋白信号奥秘-【新闻】

发布时间:2021-05-24 08:44:50 阅读: 来源:纸筒厂家

最强激光照亮阻遏蛋白信号奥秘中科院上海药物所研究员徐华强领衔28个实验室组成的国际交叉团队,利用世界上最强的X射线激光,成功解析信号兵蛋白的复合物晶体结构,攻克了细胞信号传导领域的科学难题。这项突破性成果,今天凌晨以长文形式率先在线发表于国际学刊《自然》上。

2012年诺贝尔化学奖颁给两位美国科学家,表彰他们在G-蛋白偶联受体(GPCR)信号传导领域做出的重要贡献。这一研究成果揭开了人体信息交流系统的秘密,即身体如何感知外部世界,并将这些生物信号通过下游的G-蛋白发送到细胞,具有划时代意义。徐华强解释说,GPCR是目前最成功的药物靶标,迄今40%左右的上市药物都以GPCR为靶点。

然而,GPCR信号传导领域还有一个重大问题悬而未决,即GPCR如何激活另一条信号通路阻遏蛋白的信号通路,这一直困扰着结构生物学科学家。事实上,G-蛋白和阻遏蛋白这两个信号兵,构成了GPCR下游的两条主要信号通路。在调节GPCR功能的过程中,阻遏蛋白和G-蛋白分别扮演阴和阳的角色。徐华强介绍,GPCR能激活G-蛋白的信号通路,而阻遏蛋白最终可以阻止G-蛋白向下游传递信号。近年研究表明,阻遏蛋白还能作为独立的信号传导蛋白,广泛参与多种细胞生理活动,调节与G-蛋白通路不同的生理功能,比如人体感官功能和神经活动。

过去10年间,徐华强领导的团队一直致力于解析视紫红质与阻遏蛋白复合物的晶体结构。视紫红质是一个经典的GPCR,可以感应到光信号,激活视觉功能。然而,获得高分辨率的复合物图像需要攻克很多技术难关。

在交叉团队协同下,科学家通过超级激光给蛋白质晶体拍片子,他们采用世界上最亮的X射线自由电子激光技术,用较小的晶体样本得到了高分辨率的两者复合物晶体结构。这一结构揭示,阻遏蛋白与GPCR的结合模式,与G-蛋白与GPCR的相互作用截然不同,为深入理解GPCR下游信号传导通路奠定了基础。据悉,这也是运用自由电子激光技术获得的蛋白质复合物结构,展示了新技术在结构生物学领域的强大应用前景。

专家认为,这一研究为开发选择性更高的药物奠定了理论基础。徐华强表示,在药物发现领域,对药物靶点蛋白的结构与功能关系理解越深,开发出高效低毒药物的几率越大。因此,选择性瞄准GPCR其中一条信号通路的药物,也就是激活或抑制G-蛋白、阻遏蛋白的信号通路,可能具有更好的疗效。

据了解,这个研究项目由全世界众多研究机构的多领域专家合作完成,包括中科院上海药物研究所、美国温安洛研究所、上海科技大学、美国南加州大学等中外学者,以及其他来自美国、德国、新加坡、加拿大、瑞士、爱尔兰等国60余名科学家。

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