Med hjälp av en revolutionerande mikroskopiteknik med levande celler, ett internationellt team av forskare har för första gången observerat individuella receptorer för hormoner och läkemedel som arbetar i intakta celler.

G-proteinkopplade receptorer (GPCR) är bland de hetaste målen för terapier för tillstånd som högt blodtryck, astma eller Parkinsons. Dessa receptorer är verkningsställena för många hormoner och neurotransmittorer och tillåter dem att reglera aktiviteten hos våra celler. Som ett resultat, ungefär hälften av alla förskrivna läkemedel riktar sig mot dessa receptorer för att behandla vanliga sjukdomar.

Som deras namn antyder, dessa receptorer måste hitta och interagera med så kallade G-proteiner på cellmembranet för att initiera och reglera intracellulära processer. Hur och var detta händer är inte väl förstått. Ett internationellt team av forskare från universiteten i Würzburg, Birmingham och Wroclaw har nu direkt observerat och undersökt de initiala kontakterna mellan individuella receptorer och G-proteiner och de efterföljande händelserna vid ytan av levande celler.

"Vi kunde visa att receptorer och G-proteiner företrädesvis möts på speciella platser på cellmembranet, som vi kallar hot spots, " säger professor Davide Calebiro, studiens seniorförfattare, som precis har dykt upp i journalen Natur .

Dessa detaljerade observationer av levande cellmembran möjliggjordes genom användningen av en mycket sofistikerad metod baserad på enmolekylmikroskopi. Författarna observerade också att receptorer och G-proteiner vanligtvis förblir associerade under endast en kort tid. Verkligen, de flesta interaktioner avslutades efter bara en sekund. Vidare, forskarna fann att cytoskelettet under cellmembranet spelar en viktig roll i bildandet av hot spots. Förekomsten av dessa hot spots för receptorsignalering var hittills okänd.

Davide Calebiro och hans medförfattare är övertygade om att hot spots utövar ett viktigt inflytande på receptorsignalering genom att öka hastigheten och effektiviteten av G-proteinaktivering. På samma gång, de tillåter att de resulterande signalerna förblir lokala. Enligt forskarna, deras nya rön visar att "uppenbarligen enkla biologiska processer kan vara mycket sofistikerade när de väl observeras på kort avstånd." De förväntar sig att exceptionella framsteg inom avbildningstekniker kommer att leda till en mycket djupare förståelse av dessa processer inom en snar framtid.

Enligt författarna, dessa insikter ger möjlighet till nya terapeutiska tillvägagångssätt. "Nu använda läkemedel kan bara antingen aktivera eller blockera receptorerna, " säger Davide Calebiro. I framtiden, det kan vara möjligt att påverka dessa processer mycket mer exakt – t.ex. genom att manipulera rörligheten av receptorer och G-proteiner på cellmembranet eller deras interaktioner vid hot spots.