Cинхротрон помог разработке лекарств от тошноты
При помощи криоэлектронной микроскопии биологи исследовали на 300-метровом синхротроне ESRF работу серотонинового рецептора 5-HT3. Этот рецептор — мишень для создания лекарств от тошноты, которую вызывают химио— и радиотерапия. Отчет о проделанной работе появился в свежем номере журнала Nature.
В ноябре 2017 года на ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) — 300-метровом синхротроне, кольцевом ускорителе частиц, расположенном во французском городе Гренобле, был установлен криоэлектронный микроскоп Titan Krios. Но, хотя он работает недавно, первые результаты уже опубликованы.
Криоэлектронная микроскопия, позволяющая «заморозить» сложную белковую молекулу и изучить ее структуру и форму, произвела настоящую революцию в биологии. Недаром в 2017 году за развитие этого метода вручили Нобелевскую премию. На этот раз метод использовали для изучения серотонинового рецептора 5-HT3, благодаря которому серотонин может влиять на наши аппетит, настроение, тревожность, сонливость, терморегуляцию, чувство тошноты и другие ощущения и процессы организма. Рецепторы этого типа в большом количестве есть в головном мозге, нервах, управляющих пищеварением («кишечной нервной системе»).
Этот рецептор непохож на большинство серотониновых рецепторов, которые активируются при участии G-белков. Вместо этого рецептор 5-HT3 меняет конформацию из-за серотонина, начиная пропускать заряженные частицы сквозь открывшийся ионный канал. Это и вызывает все его эффекты. Однако терапия онкологических заболеваний тоже может повышать уровень серотонина, и тогда активация рецептора 5-HT3 будет вызывать у пациента тошноту и рвоту.
Теперь же, при помощи криомикроскопа Titan Krios ученые впервые смогли в деталях узнать, как меняется расположение атомов во время работы рецептора. «Эти результаты дополняют наши знания о поведении рецептора 5-HT3. Они дали нам основу для изучения множества мутаций, описанных в научной литературе: теперь мы можем посмотреть, где мутации проявляются, как происходят движения в этих зонах, и иногда — почему мутации изменяют работу рецептора. Также сейчас мы видим места связывания рецептора с серотонином с беспрецедентной точностью, что может помочь разработке будущих лекарств», — комментирует работу Гуго Нюри, главный автор исследования из Национального центра научных исследований Франции.