Ett samarbete mellan tre labb vid UC San Francisco har resulterat i en aldrig tidigare skådad titt på en medlem av en vital och allestädes närvarande klass av proteiner som kallas integriner (uttalas "INT-uh-grins"). Integriner är förknippade med fibros, ärrbildning och förstyvning av vävnader som är förknippad med nästan hälften av alla dödsfall i utvecklade länder, och ändå hade forskare ingen högupplöst strukturell modell av proteinerna i deras aktiva tillstånd. Nu, en kombination av uthållighet, tekniska framsteg och insikter har fastställt ett svårfångat rörligt mål.
Äldre tekniker som röntgenkristallografi kräver att forskare genomgår mödosamma processer för att packa proteiner i kristaller innan de kan göra bilder för att bestämma ett proteins struktur. Denna metod fungerar bäst på stationära, stel, och symmetriska proteiner:motsatsen till integriner, som är ganska flexibla i sin aktiva form, sa Stephen Nishimura, MD, en av tidningens seniorförfattare och professor i patologi vid UCSF.
Integriner är inbäddade på ytan av alla djurceller, kopplar varje cell till sin omgivning och låter den kommunicera och reagera på yttre krafter. För att möta sina mål, det nya verket antyder för första gången att ett aktivt integrin böjer sig och svajar i en flexibel mittpunkt "som en solros som söker solen, " sa Nishimura.
För att utforska en integrins struktur, laget använde kryo-elektronmikroskopi, en teknik som nyligen har dragit nytta av stora framsteg inom hårdvara och mjukvara vid UCSF. Melodi Campbell, Ph.D., arbetade med att visualisera en typ av integrinprotein ner till nästan atomär precision. Hon avbildade och analyserade de renade och frusna proteinerna i Yifan Chengs labb, Ph.D., en professor i biokemi och biofysik vid UCSF och den andra seniorförfattaren till studien.
Men att visualisera proteinet var bara en del av ansträngningen. Lagets nya papper i Naturens strukturella och molekylära biologi inkluderar Campbells verk, genetisk manipulation från Saburo Ito, Ph.D., och proteinteknik, rening och expertis från Anthony Cormier, Ph.D. När proteinet väl visualiserats, forskarna validerade sin strukturella modell genom att genetiskt modifiera ett relaterat integrin som svarade på biokemiska signaler exakt som lagets modell förutspådde, vilket tyder på att deras fynd sträckte sig till många, om inte alla, integriner.
Med antikroppsteknikpionjärerna Jim Marks, MD, Ph.D., och Jianlong Lou, Ph.D., både på anestesiavdelningen vid UCSF, författarna har redan utvecklat flera lovande terapeutiska antikroppar, använda den nya strukturen som mall. Vissa företag arbetar redan med dessa antikroppar för att utveckla behandlingar för tillstånd som cancer och fibros. Men för Nishimura, som har arbetat med integriner i mer än två decennier, den detaljerade modellen är också personligt tillfredsställande:"Det är som att söka en gammal ärkefiende, och slutligen frysa honom i hans spår."
