Nueva técnica de imágenes captura películas de receptores en la superficie de células vivas



Una nueva técnica de imágenes desarrollada por científicos del Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia y el Hospital de Investigación Infantil St. Jude captura películas de receptores en la superficie de las células vivas con un detalle sin precedentes y podría allanar el camino hacia un tesoro de nuevos medicamentos.

Los investigadores utilizaron la técnica para acercarse a las proteínas receptoras individuales en la superficie de las células vivas para determinar si los receptores funcionan solos o se unen para trabajar en pares. Este trabajo apareció en la edición de abril de Métodos de la naturaleza.

Si dos receptores diferentes se unen para formar un dímero con función y farmacología distintivas, esto podría permitir una nueva generación de fármacos con mayor especificidad y efectos secundarios reducidos “.

Jonathan Javitch, MD, PhD, profesor Lieber de terapéutica experimental en Psiquiatría en VP&S

Los receptores acoplados a proteína G (GPCR, por sus siglas en inglés) son algunas de las moléculas más importantes de la medicina: aproximadamente un tercio de los medicamentos actuales actúan dirigiéndose a un GPCR. La posibilidad de que los GPCR formen heterodímeros, que consisten en dos sabores diferentes de GPCR, es una perspectiva especialmente interesante para el desarrollo de mejores fármacos.

“El potencial de los heterodímeros de GPCR para mejorar las farmacoterapias, incluso para trastornos como la esquizofrenia y la depresión, es emocionante y nos ha atraído al campo”, dice Javitch.

Pero durante décadas, los científicos han debatido acaloradamente si la mayoría de los GPCR forman dímeros o funcionan solos. Gran parte de este impasse se debió a la resolución espacial relativamente pobre de las técnicas actuales. Se han capturado diferentes GPCR en una célula uno cerca del otro, pero no estaba claro si los receptores estaban trabajando juntos.

“La controversia sobre la dimerización del receptor solo se ha vuelto más feroz con datos contradictorios de diferentes laboratorios que utilizan diferentes métodos”, dice Javitch.

Usando una técnica nueva y más poderosa basada en la transferencia de energía de resonancia de fluorescencia de una sola molécula (smFRET), Javitch y Scott C. Blanchard de St. Jude Children’s y Weill Cornell muestran que los dímeros se pueden rastrear a medida que se mueven en la superficie celular y durante cuánto tiempo ellos duran. Este método aprovecha un cambio en la fluorescencia que se produce cuando las proteínas, marcadas con diferentes marcadores fluorescentes, están muy cerca unas de otras. La resolución en este enfoque es más de 10 veces mayor que las técnicas anteriores.

Esta nueva y emocionante técnica implica múltiples innovaciones en colorantes, tecnología de etiquetado, ingeniería de proteínas, imágenes y software que permitieron el seguimiento de receptores individuales y acoplados.

Este método no solo detecta los dímeros de GPCR, sino que también permite, por primera vez, una visión clara de cómo los receptores en una célula viva cambian de forma cuando se activan. Esto proporcionará a los investigadores una mejor comprensión de cómo los medicamentos pueden afectar de manera diferente a los mismos receptores.

“Con este método, ahora podemos explorar las interacciones de los receptores y los mecanismos de activación con una resolución sin precedentes, lo que nos da la oportunidad de investigar nuevos enfoques terapéuticos”, dice Javitch.

Fuente:

Referencia de la revista:

Asher, WB, et al. (2021) Imágenes FRET de molécula única de dímeros de GPCR en células vivas. Métodos de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41592-021-01081-y.

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