Ricerca

Diabete Tipo 2: la ricerca nel cuore della malattia

Gli scienziati catturano le prime immagini crioconservate tramite microscopio elettronico del bersaglio cellulare in azione per diabete di tipo 2.

I Ricercatore presso l’Università del Michigan, la Stanford University e la società biotech ConfometRx hanno catturato le prime istantanee con microscopia crioelettronica di un recettore cellulare chiave in azione.

I risultati, che sono stati pubblicati online il 24 maggio nella rivista Nature , rivelano nuove informazioni sul funzionamento dei G recettori accoppiati alla proteina – che sono gli intermediari per i messaggi molecolari relativi a quasi ogni funzione all’interno del corpo umano.

I G recettori accoppiati alla proteina, spesso richiamati come GPCR, risiedono nella membrana delle cellule, dove rilevano segnali dall’esterno della cellula e li convogliano verso l’interno. Rispondono a segnali compresi input sensoriali come la luce, sapore e odore, nonché agli ormoni e neurotrasmettitori.

Le nuove immagini, vicine alla risoluzione atomica forniscono uno sguardo incredibilmente dettagliato di come questi recettori si legano ai segnali e li trasmettono dagli ormoni peptidici.

La squadra ha rivelato come l’ormone GLP-1 (glucagone-like peptide-1) si lega al suo recettore sulla parte esterna di una cellula, e come questa provoca cambiamenti alla disposizione della parte che si estende nella cella – che poi coinvolge e attiva la proteina G.

GLP-1 svolge un ruolo importante nella regolazione della secrezione di insulina, il metabolismo dei carboidrati e l’appetito. Si lega alla famiglia B di G recettori accoppiati alla proteina, anche se le informazioni sulle loro interazioni precise sono finora state limitate dalla mancanza di immagini del complesso in azione.

“E ‘difficile sopravvalutare l’importanza di G recettori accoppiati alla proteina”, ha dichiarato Georgios Skiniotis, ricercatore presso la UM Medical School, e un autore dello studio. “GPCR sono l’obiettivo di circa la metà di tutti i farmaci, e ottenere tali strutture al microscopio crioelettronico è cruciali per ulteriori sforzi nella scoperta di nuovi farmaci. Il recettore GLP-1 è un importante bersaglio farmacologico per il diabete di tipo 2 e l’obesità.”

La dimensione e la fragilità dei complessi GPCR li hanno resi notoriamente difficili da catturare utilizzando il gold-standard di lunga data delle immagini: la cristallografia a raggi X. Ci sono voluti Brian Kobilka, un professore di fisiologia molecolare e cellulare presso la Stanford University Medical School e un collaboratore,  che lo ha portato ad un premio Nobel nel 2012.

L’attuale studio è stato fatto utilizzando un microscopio crioelettronica, o crio-EM. Crioconservati EM è una tecnologia di imaging all’avanguardia che coinvolge l’evoluzione delle proteine ??tramite il congelamento in un sottile strato di soluzione che poi fa rimbalzare gli elettroni fuori di sè per rivelare la loro forma. Poiché le proteine ??congelate sono orientate in tutte le direzioni, il software per computer può poi combinare le migliaia di singoli istantanee in un quadro in 3-D con una risoluzione quasi atomica.

La crio-EM rende ora possibile catturare complessi proteici con risoluzione simile alla cristallografia a raggi X.

“Con l’utilizzo della crio-EM, possiamo anche scoprire ulteriori informazioni su come i GPCR flettono e si muovono”, ha detto Yan Zhang, un ricercatore post-dottorato nel laboratorio Skiniotis’ e co-autore principale dello studio. “E possiamo osservare i cambiamenti funzionali in complessi che sono difficili, se non impossibili, da cristallizzare.”