İnsan hücrelerinin yüzeylerini kaplayan bir süper reseptör ailesi, FDA tarafından onaylanmış her üç ilaçtan birinin hedefi konumundadır. Beta blokerlerden antihistaminiklere kadar, bu hayati öneme sahip ilaçlar, kalp krizi riskini önlemek veya bir alerjik reaksiyonu durdurmak için karmaşık biyokimyasal yollara etki eder.
Ancak bilim insanları, bu hikayenin beklenenden daha karmaşık olduğunu keşfettiler. Birçok ilacın aslında tek bir reseptör ve onunla ilişkili bir proteinden oluşan bir kompleksi hedef aldığını fark ettiler. Science Advances dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, 215 reseptör ve bunlarla kompleks oluşturan üç protein arasındaki etkileşimleri haritalamak için yenilikçi bir yaklaşım tanıtıyor. Bu bulgular, bu etkileşimlerin ve terapötik potansiyellerinin anlaşılmasını büyük ölçüde genişletiyor.
"Teknik açıdan, artık bu reseptörleri eşi benzeri görülmemiş bir ölçekle inceleyebiliyoruz," diyor çalışmanın ilk yazarı Ilana Kotliar, Rockefeller Üniversitesi'nin Kimyasal Biyoloji ve Sinyal İletişimi Laboratuvarı'ndan eski bir yüksek lisans öğrencisi. Laboratuvarın başkanı Thomas P. Sakmar'dır. "Ve biyolojik açıdan, bu protein-reseptör etkileşimlerinin fenomeninin düşünüldüğünden çok daha yaygın olduğunu artık biliyoruz, bu da gelecekteki araştırmalar için kapıları açıyor."
Keşfedilmemiş Bölge
Bu reseptör ailesine GPCR'ler veya G proteinine bağlı reseptörler denir. Onların yardımcı proteinleri ise RAMP'ler, yani reseptör aktivite düzenleyici proteinler olarak bilinir. RAMP'ler, GPCR'leri hücre yüzeyine taşımaya yardımcı olur ve bu reseptörlerin sinyal iletme şekillerini değiştirebilir veya yerlerini etkileyebilir. GPCR'ler genellikle yalnız çalışmadığı için, bir GPCR'yi RAMP'lerin nasıl etkilediğini hesaba katmadan tanımlamak, bir restoranın menüsünü saatlerine, adresine veya teslimat seçeneklerine bakmadan bilmek gibidir.
"Aynı ilacın hedef aldığı aynı reseptöre sahip iki hücreniz olabilir, ancak ilaç sadece bir hücrede işe yarar," diyor Richard M. ve Isabel P. Furlaud Profesörü Sakmar. "Fark, hücrelerden birinin GPCR'sini yüzeye getiren bir RAMP'e sahip olmasıdır, bu sayede ilaç bu reseptörle etkileşime geçebilir. Bu yüzden RAMP'ler bu kadar önemlidir."
Bu bilgiyi göz önünde bulundurarak, Sakmar ve meslektaşları her RAMP'in her GPCR üzerindeki etkisini ayrıştırabilecek bir teknik geliştirmeye kararlıydılar. GPCR-RAMP etkileşimlerinin kapsamlı bir haritası, ilaç geliştirmeyi büyük ölçüde hızlandırabilir ve bazı umut verici GPCR ilaçlarının neden gizemli bir şekilde başarısız olduğunu açıklayabilir.
Bu tür bir haritanın, birkaç "yetim" GPCR'nin hangi doğal ligandlarla etkileşime girdiğini ortaya çıkararak temel biyolojiye de katkıda bulunmasını umuyorlardı. Kotliar, "İnsan vücudundaki birçok GPCR'nin neyi aktive ettiğini hala bilmiyoruz," diyor. "Tarama işlemleri bu eşleşmeleri geçmişte gözden kaçırmış olabilir çünkü GPCR-RAMP kompleksini aramıyorlardı."
Ancak her GPCR-RAMP etkileşimini incelemek oldukça zorlu bir görevdi. Üç bilinen RAMP ve yaklaşık 800 GPCR ile, her olası kombinasyonu taramak hem pratik hem de mümkün görünmüyordu. 2017 yılında, Sakmar'ın laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Emily Lorenzen, İsveç'teki Science for Life Laboratuvarı ve İsveç'in İnsan Protein Atlası Projesi'ndeki bilim insanlarıyla işbirliğine başladı ve GPCR-RAMP etkileşimlerini tarayabilen bir analiz geliştirdi.
Yüzlerce Deney Aynı Anda
Ekip, İnsan Protein Atlası'ndan alınan antikorları manyetik boncuklarla birleştirdi, her biri 500 farklı renkten biriyle önceden renklendirilmişti. Bu boncuklar, çeşitli RAMP ve GPCR kombinasyonlarını ifade eden mühendislik edilmiş hücrelerin sıvı karışımı ile inkübe edildi. Bu düzenek, araştırmacılara aynı anda yüzlerce potansiyel GPCR-RAMP etkileşimini tek bir deneyde tarama imkanı sundu. Her boncuk bir dedektör aracından geçtiğinde, renk kodlama kullanılarak hangi GPCR'lerin hangi RAMP'lere bağlandığı belirlendi ve böylece 215 GPCR'nin ve üç bilinen RAMP'in etkileşimleri yüksek verimlilikle takip edildi.
"Bu teknolojinin çoğu zaten mevcuttu. Bizim katkımız, üzerine inşa edilmiş bir teknolojiydi," diyor Sakmar. "Bir seferde yüzlerce farklı kompleksi test etmek için bir teknik geliştirdik, bu büyük miktarda veri üretiyor ve birçok soruyu aynı anda yanıtlıyor."
"Çoğu insan çoklu deneyler düşünmez. Ama biz tam olarak bunu yaptık -- 500 deney aynı anda."
Bu çalışma uzun bir zaman süren bir ekip çabasının zirvesi olmasına rağmen, Kotliar, COVID sırasında nadir seyahat pencerelerinde örnekleri ve nadir reaktifleri İsveç'ten geri götürmek için büyük çabalar harcadı.
Bu çabalar karşılığını verdi. Sonuçlar, GPCR araştırmacıları ve ilaç geliştiricileri için uzun zamandır beklenen birkaç kaynağı sağladı: halka açık çevrimiçi anti-GPCR antikorları kütüphaneleri, mühendislik edilmiş GPCR genleri ve elbette, haritalanmış etkileşimler. "Artık favori reseptörünüzü yazabilir, hangi antikorların ona bağlandığını, bu antikorların ticari olarak mevcut olup olmadığını ve o reseptörün bir RAMP ile bağlanıp bağlanmadığını öğrenebilirsiniz," diyor Sakmar.
Bulunan sonuçlar, deneysel olarak tanımlanmış GPCR-RAMP etkileşimlerinin sayısını bir büyüklük sırasıyla artırıyor ve GPCR kombinasyonlarını tespit etmeye ve zararlı otoantikorları tanımlamaya yardımcı olabilecek tekniklerin temelini atıyor. "Sonuçta, bu bir teknoloji odaklı proje," diyor Sakmar. "Laboratuvarımızın yaptığı şey bu. İlaç keşfini ilerletmek için teknolojiler üzerinde çalışıyoruz."
0 Yorumlar