Met behulp van een revolutionaire live-celmicroscopietechniek, een internationaal team van wetenschappers heeft voor het eerst individuele receptoren voor hormonen en medicijnen waargenomen die in intacte cellen werken.

G-proteïne-gekoppelde receptoren (GPCR's) behoren tot de populairste doelwitten voor therapieën voor aandoeningen zoals hypertensie, astma of Parkinson. Deze receptoren zijn de plaatsen van actie van vele hormonen en neurotransmitters en stellen hen in staat om de activiteit van onze cellen te reguleren. Als resultaat, ongeveer de helft van alle momenteel voorgeschreven medicijnen zijn gericht op deze receptoren om veelvoorkomende ziekten te behandelen.

Zoals hun naam al doet vermoeden, deze receptoren moeten zogenaamde G-eiwitten op het celmembraan vinden en ermee interageren om intracellulaire processen op gang te brengen en te reguleren. Hoe en waar dit gebeurt, is niet goed begrepen. Een internationaal team van wetenschappers van de universiteiten van Würzburg, Birmingham en Wroclaw hebben nu direct de eerste contacten tussen individuele receptoren en G-eiwitten en de daaropvolgende gebeurtenissen aan de oppervlakken van levende cellen geobserveerd en onderzocht.

"We waren in staat om aan te tonen dat receptoren en G-eiwitten elkaar bij voorkeur ontmoeten op speciale plaatsen op het celmembraan, die we hotspots noemen, " zegt professor Davide Calebiro, de hoofdauteur van de studie, die zojuist in het tijdschrift is verschenen Natuur .

Deze gedetailleerde waarnemingen van levende celmembranen werden mogelijk gemaakt door het gebruik van een zeer geavanceerde methode op basis van microscopie met één molecuul. De auteurs merkten ook op dat receptoren en G-eiwitten meestal slechts een korte tijd geassocieerd blijven. Inderdaad, de meeste interacties eindigden na slechts één seconde. Verder, de onderzoekers ontdekten dat het cytoskelet onder het celmembraan een belangrijke rol speelt bij de vorming van de hotspots. Het bestaan ​​van deze hotspots voor receptorsignalering was tot nu toe onbekend.

Davide Calebiro en zijn co-auteurs zijn ervan overtuigd dat de hotspots een belangrijke invloed uitoefenen op receptorsignalering door de snelheid en efficiëntie van G-eiwitactivering te verhogen. Tegelijkertijd, ze zorgen ervoor dat de resulterende signalen lokaal blijven. Volgens de wetenschappers hun nieuwe bevindingen tonen aan dat "blijkbaar eenvoudige biologische processen zeer geavanceerd kunnen zijn als ze van een korte afstand worden waargenomen." Ze verwachten dat uitzonderlijke vooruitgang in beeldvormingstechnieken in de nabije toekomst zal leiden tot een veel dieper begrip van deze processen.

Volgens de auteurs is deze inzichten bieden de mogelijkheid voor nieuwe therapeutische benaderingen. "Momenteel gebruikte medicijnen kunnen de receptoren alleen activeren of blokkeren, " zegt Davide Calebiro. In de toekomst, het zou mogelijk zijn om deze processen veel nauwkeuriger te beïnvloeden, bijvoorbeeld door de mobiliteit van receptoren en G-eiwitten op het celmembraan of hun interacties op de hotspots te manipuleren.