Захватывающие изображения молекулы, которая доставляет омега-3 жирные кислоты в мозг, могут открыть дверь для доставки неврологических терапевтических средств в мозг.
«Нам удалось получить трехмерную структуру белка- транспортера, которая обеспечивает проход для омега-3 в мозг. В этой структуре мы можем увидеть, как омега-3 связываются с транспортером. Эта информация может позволить разработка лекарств, имитирующих омега-3, чтобы захватить эту систему и проникнуть в мозг », — говорит первый автор Розмари Дж. Катер, доктор философии, член Общества Саймонса в лаборатории Мансии Колледжа врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета. .
Исследование было опубликовано в Интернете 16 июня в журнале Nature .
Основной проблемой при лечении неврологических заболеваний является доставка лекарств через гематоэнцефалический барьер — слой плотно упакованных клеток, выстилающих кровеносные сосуды мозга и усердно блокирующий попадание токсинов, патогенов и некоторых питательных веществ в мозг. К сожалению, этот слой также блокирует многие лекарства, которые в остальном являются многообещающими кандидатами для лечения неврологических расстройств.
Необходимые питательные вещества, такие как омега-3, требуют помощи специальных белков-переносчиков, которые распознают их и переносят через этот барьер. «Транспортеры подобны вышибалам в клубе, пропуская только молекулы с приглашениями или за кулисами», — говорит Катер.
Транспортер, или вышибала, который пропускает омега-3 жирные кислоты, называется MFSD2A и находится в центре внимания исследований Cater. «Понимание того, как выглядит MFSD2A и как он переносит омега-3 через гематоэнцефалический барьер, может дать нам информацию, необходимую для разработки лекарств, которые могут обмануть этого вышибалы и получить пропуски на вход».
Чтобы визуализировать MFSD2A, Катер использовал метод, называемый криоэлектронной микроскопией одиночных частиц.
«Прелесть этой техники в том, что мы можем видеть форму транспортера с детализацией до миллиардных долей метра», — говорит соруководитель исследования Филиппо Мансия, доктор философии, доцент физиологии. и клеточная биофизика в Колледже врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета и специалист по структуре и функциям мембранных белков. «Эта информация имеет решающее значение для понимания того, как транспортер работает на молекулярном уровне».
Для крио-ЭМ-анализа белковые молекулы взвешиваются в тонком слое льда под электронным микроскопом. Мощные камеры делают миллионы снимков белков с бесчисленных углов, которые затем можно соединить вместе, чтобы построить трехмерную карту.
На этой карте исследователи могут построить трехмерную модель белка, поместив каждый атом на свое место. «Это напоминает мне решение головоломки», — объясняет Мансия. Этот метод стал чрезвычайно мощным в визуализации биологических молекул в последние годы, отчасти благодаря Иоахиму Франку, доктору философии, профессору биохимии и молекулярной биофизики Колледжа врачей и хирургов Вагелоса Колумбийского университета, который получил Нобелевскую премию в 2017 году за его роль в разработке алгоритмов анализа данных криоэлектронной микроскопии.
«Наша структура показывает, что MFSD2A имеет форму чаши и что омега-3 связываются с определенной стороной этой чаши», — объясняет Катер. «Чаша перевернута и обращена внутрь клетки, но это всего лишь один трехмерный снимок белка, который в реальной жизни должен перемещаться, чтобы транспортировать омега-3. Чтобы точно понять, как это работает, нам нужно либо несколько разных снимков, а еще лучше — видеоролик с движущимся транспортером «.