Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Рисунок 1. Принцип работы химерного рецептора, связанного с ионным каналом. А. Природный трансмембранный GPCR связывает лиганд снаружи клетки, и это приводит к изменению его конформации и активации G-белка внутри клетки. B. В созданном ICCR связывание лиганда приводит к точно таким же изменениям в рецепторе, однако теперь благодаря этому открывается калиевый канал.

Рисунок 2. Добавление ацетилхолина ACh приводит к открыванию калиевых каналов. Добавление бария блокирует калиевые каналы, как и должно быть.

Рисунок 3. Противонаправленное действие ацетилхолина и атропина.

Искусственный рецептор

Ключевые слова:  ионные каналы, клеточные рецепторы

Опубликовал(а):  Трусов Л. А.

16 декабря 2008

Живые клетки умеют удивительно точно распознавать внешние регуляторные сигналы и адекватно реагировать на них. Сигналы могут приходить, например, в виде химических соединений (гормонов, факторов роста, токсинов). В этом случае клетка распознает даже малые их количества при помощи специальных белков-рецепторов, расположенных во внешней (плазматической) мембране. Распознав сигнал, рецепторы передают информацию внутрь клетки, где она многократно усиливается и приводит к тому или иному клеточному ответу. Ничего удивительного, что нанотехнологи неравнодушны к клеточным рецепторам.

Самое многочисленное семейство рецепторов – рецепторы, связанные с G-белками, или GPCR (G-protein-coupled receptors). Они умеют распознавать широкий спектр химических соединений, в том числе многие лекарства, наркотики и яды (именно благодаря такому узнаванию эти вещества оказывают свой эффект на организм). Однако после распознавания лиганда GPCR передают сигнал в форме, удобной лишь для живой клетки, и совершенно не удобной для исследователей - в виде активированных G-белков.

В этом смысле более удобны ионные каналы (это тоже белки). Они пронизывают клеточную мембрану насквозь и могут либо пропускать, либо не пропускать сквозь нее те или иные ионы. Открытое или закрытое состояние канала напрямую связано с потенциалом на мембране, который можно измерить.

Французские ученые решили совместить GPCR и АТФ-зависимый калиевый канал (рисунок 1). Полученную конструкцию назвали ICCR: ion-channel-coupled receptor; рецептор, связанный с ионным каналом. В качестве лиганд-узнающей части взяли человеческий GPCR M2, природным лигандом которого является ацетилхолин, а антагонистом – атропин. Ту часть M2, которая в норме связана с G-белком, отрезали. Вместо нее к белку «пришили» часть АТФ-зависимого калиевого канала, которая является собственно ионным каналом (регуляторную субъединицу при этом выбросили совсем). Теперь этот ионный канал должен был стать не АТФ-зависимым, а ацетилхолин/атропин-зависимым.

Исследователи продуцировали химерный рецептор в клетках лягушки. Как видно из рисунка 2, добавление ацетилхолина действительно приводило к открыванию калиевых каналов. В то же время атропин действовал противоположным образом: M2 (по всей видимости) переходил в неактивную форму, и калиевые каналы закрывались (рисунок 3).

Таким образом, в полученном ICCR калиевый канал является электрическим детектором активности рецептора M2 – что, несомненно, открывает замечательные перспективы. Благодаря разработанному рецептору можно исследовать влияние различных агонистов и антагонистов ацетилхолина на активность рецептора M2, то есть изучать и предсказывать их физиологическое действие. Напрямую преобразуя химическую информацию в электрический сигнал, ICCR является наглядной демонстрацией возможностей биоподражательной нанотехнологии.

Работа «Coupling ion channels to receptors for biomolecule sensing» опубликована в Nature Nanotechnology. Авторы, тем временем, не намерены останавливаться на одном частном случае GPCR. Они говорят о возможности создания библиотек всевозможных GPCR, связанных с ионными каналами, которые будут пригодны для диагностических целей, поиска лекарств и создания систем детектирования.


Источник: Nature Nanotechnology




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Наносердце
Наносердце

Конференции 2020-го: планы на первое полугодие
План по мероприятиям на первое полугодие 2020-го

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Британский крест китайских ученых: элемент памяти на новом типе доменной структуры в FeRh.Волокна из углеродных нанотрубок помогут сердцу. Фуллерены для стабилизации азотного топлива. International Quantum Complex Matter Conference 2020 (QCM2020).

На ВДНХ в Москве отметят День российской науки
День российской науки отпразднуют на ВДНХ в Москве 8 и 9 февраля. Инновационно-образовательный комплекс «Техноград» на ВДНХ приглашает москвичей и гостей столицы отпраздновать «День науки». Гостей ожидают бесплатные мастер-классы, знакомство с инновациями в биомедицине и достижениями нейронаук, занимательные уроки и многое другое.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2020 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.