Le relazioni tra struttura e funzione dei recettori
Tutti i processi biochimici che avvengono all’interno delle cellule sono caratterizzati da specificità ed efficienza eccezionali. Le proteine sono spesso i principali attori di questi processi e la loro architettura determina i loro partner di legame. Comprendere il posizionamento dei gruppi funzionali all’interno delle proteine è d’importanza fondamentale per rivelare l’attività delle proteine. I recettori accoppiati a proteine G (GPCR) sono un gruppo di proteine transmembrana in grado di ricevere un segnale dall’esterno e trasmetterlo all’interno della cellula. Questo messaggio (lipide, ormone o neurotrasmettitore) si traduce infine in una risposta cellulare o fisiologica. Per rivelare i principi generali delle relazioni struttura-funzione dei GPCR, il progetto NMRGPCR (Structure and dynamics of G protein-coupled receptors by NMR spectroscopy), finanziato dall’UE, ha utilizzato la spettroscopia NMR. Questo metodo fornisce informazioni sia strutturali che dinamiche sulle biomolecole con risoluzione atomica e invasività minima, replicando in modo molto simile le condizioni naturali. I ricercatori del Paul Scherrer Institut, in Svizzera, hanno utilizzato una strategia di mutagenesi di successo per esprimere GPCR ricombinanti termostabilizzati nella membrana interna di E. coli o in aggregati citoplasmatici chiamati corpi di inclusione (IB). La purificazione dagli IB si è dimostrata abbastanza problematica, malgrado l’esplorazione di una serie di approcci diversi incluso l’impiego di detergenti, ligandi e peptidi di fusione. L’espressione nella membrana ha avuto maggior successo e la qualità del recettore purificato è stata testata tramite un saggio di legame con i ligandi prima di marcare il recettore radioattivamente per l’analisi NMR. Nel suo insieme lo studio NMRGPCR ha svolto un’ottimizzazione completa delle condizioni e procedure necessarie per purificare i GPCR per l’analisi strutturale. Gli strumenti generati si dimostreranno indubbiamente essenziali per gli studi futuri sulle relazioni tra struttura e funzione dei recettori cellulari.
Parole chiave
Recettore, struttura, funzione, GPCR, NMR, spettroscopia, E. coli
