То, как такие препараты, как адреналин, делают в первую очередь одно – в данном случае увеличивают частоту сердечных сокращений – теперь имеет больше смысла для ученых. "Каждый раз, когда вы получаете внезапный толчок, адреналин (.k.а. адреналин) – вот почему у вас учащается пульс," говорит доктор. Невин А. Ламберт, биофизик Медицинского колледжа Джорджии. "Если ваше сердце вот-вот остановится, и врач вводит адреналин, это то, что он или она пытается сделать."
Новое исследование, которое будет опубликовано в ноябре. 21 печатный выпуск Proceedings of the National Academy of Sciences, уже доступный в Интернете в раннем выпуске, может помочь объяснить, как клетки правильно реагируют на адреналин.
Большинство лекарств никогда не попадают внутрь клеток; они взаимодействуют с внешними рецепторами, которые активируют G-белки, перемещающиеся внутри клеток. "Если вы собираетесь изменить способ работы клетки, вы должны преобразовать сигнал извне внутри клетки," говорит доктор. Ламберт. "Это как реле. G-белки взаимодействуют с рецепторами; они сталкиваются с ними, они сталкиваются с ними. Сам рецептор не делает ничего, кроме включения этих G-белков."
Существует всего четыре класса G-белков, но клетки содержат тысячи их копий, которые взаимодействуют с сотнями поверхностных рецепторов. Каждый G-белок на самом деле состоит из трех белковых субъединиц: альфа, бета и гамма.
В учебниках уже давно сказано, что после активации G-белков альфа-белок отделяется от бета- и гамма-субъединиц, которые безвозвратно склеиваются в пару бета-гамма. Каждая половина теперь диссоциированного G-белка может заставить клетку делать что-то другое. "Иногда они помогают друг другу; иногда они работают с противоположными целями," говорит доктор. Ламберт.
В случае адреналина это должно означать, что альфа-субъединица позволяет производить циклический АМФ, который увеличивает частоту сердечных сокращений, в то время как пара бета-гамма должна активировать ионные каналы, делая клетки менее электрически возбудимыми и уменьшая частоту сердечных сокращений.
Однако в течение некоторого времени было известно, что, хотя адреналин действительно увеличивает циклический АМФ в клетках сердца, он не активирует ионные каналы. Хотя эта ситуация имеет смысл, поскольку клетку не просят ответить двумя совершенно противоположными способами, совершенно неясно, как клетка допускает один ответ и подавляет другой.
Вероятно, это связано с тем, что G-белки, активируемые рецепторами адреналина, не диссоциируют легко, в отличие от рисунка из учебника. Исследователи MCG также показали, что по крайней мере еще один класс G-белков действительно диссоциирует, предполагая, что картина из учебника, по крайней мере, частично верна.
В чем разница? Предыдущая работа над G-белками, включая открытие G-белков и их роли в передаче сигналов, в основном проводилась в пробирках с использованием очищенных белков. Исследователи MCG использовали метод, который они разработали, чтобы на самом деле изучить функцию G-белка в живых клетках человека.
Их результаты показывают, что адреналин взаимодействует с G-белком, который не отпускает субъединицу бета-гамма.
"Постоянно задавался вопрос о том, как наркотики иногда избегают нежелательных поступков," говорит доктор. Ламберт. "Это помогает нам понять, как лекарства могут быть конкретными. Обратной стороной медали является то, что некоторые лекарства, воздействующие на некоторые рецепторы, будут иметь множественное действие, потому что G-белки действительно диссоциируют."
Без сомнения, недавно полученная информация о G-белках – это всего лишь один шаг к лучшему пониманию того, как сотни рецепторов могут действовать через всего четыре класса G-белков и давать так много физиологических результатов. "Это похоже на то, как 100 автомобилей могут проехать по четырем дорогам и оказаться в 100 разных местах," Доктор. Ламберт говорит.
Но это своевременная статья, поскольку наука движется к дизайнерским лекарствам, в том числе к лекарствам, которые могут напрямую нацеливаться на G-белки, минуя промежуточные рецепторы, в надежде получить более надежный ответ.
В Dr. Лаборатория Ламберта, аспирант MCG Грегори Дж. Дигби, первый автор статьи о PNAS, сейчас изучает субъединицы G-белка, которые не разваливаются и не распадаются, с долгосрочной целью разработки тех, которые делают то, что они хотят. "Прямо сейчас это все инженерное дело, чтобы понять, как они работают," говорит доктор. Ламберт.
Исследователи подозревают, что именно липкость между субъединицами определяет, расщепляются ли они, и что суть в том, что два класса G-белков диссоциируют, а два – нет.
Источник: Медицинский колледж Джорджии