Onderzoekers van de Portland State University hebben een belangrijke doorbraak bereikt door de 3D-structuur van eiwitten uit de ooglens te ontwikkelen die bepalen hoe cellen met elkaar communiceren, die de deur zou kunnen openen voor de behandeling van ziekten zoals staar, beroerte en kanker.

Het PSU-onderzoeksteam, onder leiding van scheikundeprofessor Steve Reichow, gebruikte een microscoop van miljoenen dollars en een nieuwe techniek ontwikkeld door drie Nobelprijswinnende biofysici genaamd cryo-elektronenmicroscopie (Cryo-EM) om membraaneiwitkanalen - of transporttunnels in celwanden - op atomair niveau te bekijken. Hierdoor kon Reichow's team, wiens onderzoek wordt ondersteund door de National Institutes of Health, om een ​​3D-beeld van het membraankanaal te creëren om de processen die betrokken zijn bij cel-naar-cel communicatie beter te begrijpen.

Onderzoekers van Portland State gebruikten Cryo-EM - een microscooptechniek die biomoleculen in het midden van de beweging bevriest en beelden met ultrahoge resolutie maakt - en computermodellering om de 3D-structuur van gap junction-eiwitten te zien die waren geïsoleerd uit ooglenzen. Gap junctions zijn kleine kanaaltjes waardoor aangrenzende cellen met elkaar kunnen communiceren en worden op veel plaatsen in het lichaam aangetroffen.

Hun bevindingen – gepubliceerd op 12 december in het wetenschappelijke tijdschrift Natuur - toonde voor het eerst hoe gap junctions selectief chemische informatie doorgeven of blokkeren. Tot nu, het was niet bekend hoe deze kanalen bepaalde berichten tussen cellen zouden laten passeren terwijl andere specifiek werden geblokkeerd.

Reichow zei dat de gedetailleerde beelden de deur naar begrip kunnen openen, en mogelijk behandelen, verschillende soorten ziekten die verband houden met het verlies van functie in cellulaire communicatie waarbij gap junctions betrokken zijn, zoals cataracten, hartritmestoornissen, beroerte en bepaalde vormen van kanker.

"Momenteel is er geen medicijn op de markt dat specifiek gap junction-eiwitten kan blokkeren of activeren, " zei Reichow. "Maar onze ontdekking kan op een dag de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van geneesmiddelen die hartaandoeningen of andere ziekten kunnen beheersen die verband houden met de storingen of verkeerde reguleringen van deze eiwitkanalen."

Nu het Reichow Lab een methode heeft ontwikkeld om de eiwitten te karakteriseren, ze proberen de nuances te begrijpen van hoe het lichaam spleetovergangen anders gebruikt in weefsels en organen.