De eiwitten in ons lichaam zijn geavanceerde structuren die specifieke taken uitvoeren om ons te laten functioneren en gezond te houden. Vaak, deze kleine machines worden in- of uitgeschakeld via een proces in twee stappen waarbij een deel van het eiwit berichten stuurt naar een ander deel dat de "actieve site" wordt genoemd. " triggert het eiwit om zijn werk te starten of te stoppen. Soms wordt dit proces - bekend als allosterie - verstoord, die leidt tot of bijdraagt ​​aan de ontwikkeling van bepaalde ziekten.

Begrijpen hoe een eiwit is bedraad, kan onderzoekers helpen manieren te ontwikkelen om de activiteit ervan te beheersen, en wetenschappers van het Advanced Science Research Center (ASRC) van The Graduate Center, CUNY, denken dat ze een betrouwbare manier hebben gevonden om dit te bepalen, volgens een nieuw gepubliceerde studie in eLife .

"Net zoals het moeilijk te raden is hoe een lichtschakelaar is aangesloten op een gloeilamp in een kamer zonder achter de muren te kijken, het is moeilijk te voorspellen welk afgelegen gebied van een eiwit verbonden is met zijn actieve plaats zonder de details in de structuur te zien, " zei Daniël Keyy, assistent-professor bij het ASRC Structural Biology Initiative en bij de scheikunde- en biochemieafdelingen van The City College of New York.

Om dit mysterie op te lossen, Keedy en zijn collega's onderzochten de signaleringscapaciteiten van eiwittyrosinefosfatase 1B (PTP1B), waarvan onderzoekers denken dat het een belangrijke rol speelt bij diabetes type 2 en mogelijk borstkanker. Ze gebruikten eerst röntgenkristallografie bij verschillende temperaturen om te zien hoe atomen in het eiwit bewegen. Dit onthulde specifieke gebieden waar de atomen bewegen als ruitenwissers of een Newton's Cradle-speeltje om berichten te verzenden. Volgende, het team voerde experimenten met hoge doorvoer uit met het eiwit om te bepalen welke kleine moleculen aan deze signaleringsplaatsen binden.

"Dit proces in twee stappen stelde ons in staat om niet alleen te zien waar de signalering binnen PTP1B vandaan komt, maar ook welke kleine moleculen in staat zijn om berichten naar de actieve site te sturen. Deze kennis zou ons op een dag kunnen helpen bij het ontwikkelen van therapieën die specifieke berichten sturen om de activiteit van een eiwit te beheersen en de ontwikkeling van diabetes type 2 te verstoren, ' zei Keyy.

"Ik ben heel enthousiast over de mogelijke toepassingen van Daniels werk, " zei Kevin Gardner, directeur van het ASRC Structural Biology Initiative en Einstein Professor of Chemistry and Biochemistry aan City College. "Deze techniek biedt een krachtige experimentele route om te vragen waar kleine moleculen kunnen binden aan eiwitdoelen, ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen mogelijk maken door te laten zien waar men voorheen onverwachte 'steunpunten' zou kunnen vinden voor verbindingen om eiwitactiviteit te binden en te beheersen."

Keedy en zijn collega's hebben tot nu toe alleen naar PTP1B gekeken, maar hun methode maakt gebruik van gemakkelijk beschikbare technologieën die kunnen worden gebruikt om het proces van allosterie in veel andere belangrijke eiwitten in ons lichaam te bestuderen. Ze hopen een nieuw begrip te krijgen van hoe de functies van deze andere eiwitten worden gecontroleerd, die nuttig kunnen zijn voor de toekomstige ontwikkeling van nieuwe medicamenteuze therapieën.