Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra hình dạng chi tiết của một loại protein quan trọng liên quan đến sự co cơ.
Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm y tế UT Southwestern đã phát hiện ra hình dạng chi tiết của một loại protein quan trọng liên quan đến sự co cơ. Báo cáo được công bố ngày hôm nay trên Neuron có thể dẫn đến cải thiện sự hiểu biết về các điều kiện di truyền làm suy yếu cơ bắp được gọi là hội chứng nhược cơ bẩm sinh (CMS).
Protein nằm trên bề mặt của các tế bào thần kinh kết nối với cơ bắp và không thể thiếu để kích hoạt tế bào cơ co lại chỉ một phần nghìn giây sau khi các yêu cầu được gửi qua tủy sống. Được gọi là một thụ thể nicotinic, nó đã là một thách thức để nghiên cứu vì nó nằm trong màng tế bào.
Ryan Hibbs, tiến sĩ, phó giáo sư khoa học thần kinh và sinh lý học tại UTSW và là tác giả tương ứng của nghiên cứu cho biết: “Các thụ thể nicotinic ở ngã ba thần kinh cơ là mục tiêu quan tâm trong hơn một thế kỷ. Đây là kênh ion đầu tiên được tinh chế, là gen đầu tiên được nhân bản và là gen đầu tiên được chụp bằng kính hiển vi điện tử”.
Nhiều nhóm đã cố gắng xác định cấu trúc của thụ thể bằng cách sử dụng công nghệ trước đó gọi là tinh thể học tia X cũng như kính hiển vi điện tử đông lạnh thế hệ thứ nhất (cryo-EM) nhưng họ chỉ có thể thu được hình ảnh có độ phân giải thấp.
Thông thường thụ thể nicotinic được kích hoạt bởi một phân tử gọi là acetylcholine. Tuy nhiên, thụ thể nicotinic cũng là mục tiêu của các nọc độc khác nhau gây tê liệt cơ bắp.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã sử dụng điều này để lợi thế của họ để phân lập đủ protein thụ thể để nghiên cứu hình dạng và cấu trúc của nó. Họ đã trộn độc tố từ nọc rắn với mô cá được biết là có chứa lượng protein thụ thể cao.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã đóng băng các thụ thể liên kết với chất độc và sử dụng kỹ thuật phát triển nhanh chóng của kính hiển vi điện tử cryo để khám phá hình dạng của cấu trúc. Trước những phát triển gần đây của cryo-EM, phương pháp duy nhất để giải quyết các cấu trúc protein như thụ thể nicotinic là tinh thể học tia X, liên quan đến các tinh thể protein phát triển chậm. Nhưng protein trong màng thường không kết tinh tốt.
Điều này chưa bao giờ có thể được thực hiện bằng phương pháp tinh thể học tia X – hàng trăm nhà nghiên cứu đã thử nó. Kính hiển vi mới cho phép nhóm nghiên cứu đạt được độ phân giải rất cao gần mức nguyên tử. Ở độ phân giải đó, họ có thể tìm ra chính xác vị trí của Hầu hết hơn 2.000 axit amin tạo nên protein thụ thể. Họ tiết lộ kết quả thật đáng kinh ngạc, ở một mức độ chi tiết rất tốt, kiến trúc 3D của thụ thể với hai phân tử độc tố liên kết với nó chính xác nơi chúng ta biết các liên kết acetylcholine nhỏ hơn nhiều.
Kết quả cho thấy độc tố ngăn chặn acetylcholine bằng cách cạnh tranh cho cùng một vị trí gắn kết, làm tê liệt thụ thể trong cấu hình khép kín và ngăn chặn dòng chảy của các thông điệp điện hóa. Cấu trúc cũng tiết lộ lý do tại sao độc tố liên kết chặt chẽ và chọn lọc với thụ thể và làm thế nào nọc độc làm tê liệt con mồi, bao gồm cả con người, những người không may bị rắn cắn.
Nhóm nghiên cứu đã học được một lượng lớn từ cấu trúc 3D mới ngoài cách độc tố hoạt động để đầu độc thụ thể. Tác giả chính Md. Mahfuzur Rahman, Tiến sĩ, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm Hibbs cho biết thêm rằng thụ thể thần kinh cơ acetylcholine nicotinic là mục tiêu điều trị cho một số bệnh di truyền gây ra yếu cơ, nhóm nghiên cứu cũng đang nghiên cứu chúng.
“Ở đây chúng tôi đã ánh xạ các đột biến liên quan đến CMS đến ba vùng chính trên cấu trúc thụ thể. Thông tin cấu trúc mới này làm sáng tỏ sự đột biến ở những khu vực đó dẫn đến hội chứng suy yếu cơ bắp”, Rahman nói.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Trung tâm Y tế Tây Nam UT . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :