Рецепторы серотонина являются обычными лекарственными мишенями при лечении боли, желудочно-кишечных дисфункций, но мало что известно об их трехмерной структуре.
Для чего нужны ингибиторы рецепторов серотонина?
Рецепторы серотонина находятся в клеточных мембранах по всему телу, включая мозг, желудок и связанную с ними нервную систему. Препараты, которые ингибируют рецепторы серотонина, помогают контролировать послеоперационную тошноту, поддерживают методы лечения рака и используются для лечения желудочно-кишечных заболеваний, таких как синдром раздраженного кишечника. Эти ингибиторы также находят применение в качестве антидепрессантов и способствуют улучшению внимания и памяти.
Материалы и методы обследования
Подробная информация о структурах рецепторов серотонина может стать важным ключом к разработке лучших препаратов с меньшими побочными эффектами. Исследователи из Медицинской школы Университета Кейс (Case Western Reserve University School of Medicine) использовали высокоточные микроскопы, чтобы изучить рецептор серотонина.
Исследователи использовали симуляции, чтобы пронаблюдать, как молекулы натрия передвигаются по вновь открывшимся каналам.
Результаты научной работы
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature, показывают молекулярные детали рецептора, которые могут улучшить препараты для лечения множества заболеваний.
“Широкое применение связано с побочными эффектами – отчасти из-за субоптимальных взаимодействий между лекарственными рецепторами», – говорит руководитель исследования Садха Чакрапани (Sudha Chakrapani). «Успешное проектирование более безопасной терапии было замедлено, потому что существует ограниченное понимание структуры самого рецептора серотонина и что происходит после связывания серотонина с ним. Наша работа является первой, в которой описывается, как серотонин активирует полноразмерный серотониновый рецептор для отдельного атома».
Чакрапани изучил серотонин на основе рецепторной связи. На изображениях визуализируется, что серотонин прикрепляется к рецептору и скручивает открытый канал. Открытые каналы позволяют молекулам перемещаться внутрь клетки. В новом исследовании выделены четкие конформации серотонинового рецептора, которые делают клетку более или менее проницаемой для определенных молекул – ключевое понимание для разработчиков лекарственных средств. Также изучается, какие части рецептора наиболее важны для правильной функции канала.
Передовая технология в новом исследовании – криоэлектронная микроскопия – получила Нобелевскую премию по химии в 2017 году. Она использует мощные микроскопы, чтобы делать снимки белков в действии и компилирует их в трехмерные структурные модели. Чакрапани использовал «крио-ЭМ» в прошлом году, чтобы изучить только рецептор серотонина, заложив основу для настоящего исследования.
Исследователи надеются, что их результаты могут привести к сознанию нового поколения лекарственных препаратов, которые нацелены на конкретные области или функции рецепторов серотонина.
«Вероятно, что новые препараты смогут работать как эффективные ингибиторы серотонина, особенно если они предназначены для работы по-другому, чем современные лекарственные препараты», – говорит соавтор исследования Сандип Басак (Sandip Basak). «Мы активно исследуем эту область, чтобы помочь разработать более безопасные терапевтические средства, которые модулируют серотониновый рецептор для лечения ряда состояний».
Авторы другого исследования утверждают, что кровь у детей с синдромом внезапной младенческой смерти содержит высокие уровни серотонина.
