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检查与类阿片结合的大脑受体

发布时间:2018-05-23

通过使用高能X射线,研究人员发现了一些最复杂和最具挑战性的蛋白质的结构,这些蛋白质被分析并确定了与类阿片结合的大脑受体的组成。

伊利诺伊州阿贡—由于两项新的研究发现了一些在原子水平上分析过的最复杂、最具挑战性的蛋白质的结构,研究人员和医生已经收集到了一些世界上最容易上瘾物质背后分子机制的新线索。

在最近发表在《自然》( 1,2 )杂志上的独立研究中,美国能源部( DOE )阿尔贡国家实验室的高级光子源( APS )使用者确定了与阿片结合的大脑受体的组成,阿片是一类分子,包括吗啡、海洛因和羟考酮。

实验表明,阿片受体(μ)和κ( kappa )的结合位点相对较大且开放,研究人员认为这可以帮助解释为什么它们识别一系列分子以及为什么阿片被大脑处理得如此迅速。

阿片受体属于一类称为G蛋白偶联受体( GPCRs )的分子,它们通常是检测细胞膜外区域中存在的其他分子的蛋白质。几十年来,GPCRs的精确构型一直困扰着科学家。

< GPCRs >就其功能而言,是一个多种多样的家族,但直到最近,我们还没有必要的技术来了解它们的结构,”阿尔贡资深科学家罗伯特·菲舍蒂说。

当GPCR检测到其靶分子时,它会触发细胞内的一系列变化。GPCRs有助于实现多种不同的生物学作用,包括使视觉和嗅觉成为可能,在阿片受体和调节行为和情绪的其他大脑化学物质的情况下。

根据Insight Pharma的报告,目前所有药物开发中约有30 %至40 %是针对GPCRs的。

在APS,密歇根大学的费舍尔蒂和珍妮特史密斯管理着一套由国家健康研究所支持的束线,研究人员利用高能X射线探测许多不同蛋白质的分子结构。这些束线是以国家普通医学科学研究所和国家癌症研究所合作访问小组( GM / CA - CAT )命名的,允许来访的蛋白质晶体学家24小时工作,研究参与调节正常功能和疾病的生物途径的蛋白质。这些光束线专门用于晶体学的强可调微光束。

< Argonne在开发和提供新的晶体学仪器和技术方面处于世界领先地位,"斯坦福大学晶体学家布莱恩·科比尔卡( Brian Kobilka )说,他是这两项研究的负责人之一。

Argonne晶体学家Ruslan ( Nukri ) Sanishvili说,GM / CA - CAT的一个主要特点是开发了一种称为四准直器的设备,它可以让研究人员只需按一下按钮就可以缩小X射线束的尺寸。Sanishvili说,这种“微光束”设备,加上一个特殊的“光栅化”软件程序,能够分析比以往小得多或质量差得多的晶体。

< GPCRs以结晶相对困难而著称,这是生物群落很难理解其结构的主要原因之一,”另一位阿尔贡晶体学家迈克尔贝克尔( Michael Becker )说。“微光束和光栅化软件是打开这种新型蛋白质结构大门的关键工具。“

两篇论文,一篇由Kobilkas group撰写,另一篇由雷蒙德史蒂文斯领导的斯克里普斯研究所撰写,可在Natures网站上找到。

quad准直器小光束在2010年被《研发》杂志评为当年100大创新之一。

这两个研究小组得到了多个来源的支持,包括国家卫生研究所、国家科学基金会、斯坦福大学、北卡罗来纳州教堂山大学、伦德贝克基金会和勃林格·英格尔海姆基金会。先进的光子源得到了美国能源部科学办公室的支持。资料来源:贾里德·萨格夫,阿尔贡国家实验室