Никогда ещё у науки не было столь чёткого представления о структуре молекулы человеческого протеина, входящего в состав клеточных стенок. Сотрудники Лейденского университета (Нидерланды) вместе с американскими коллегами получили структуру аденозинового рецептора высочайшего разрешения и отчитались об этом в журнале Science.

Если без рентгеноструктурного анализа, то аденазин-А2А-рецептор выглядит вот так. (Иллюстрация Boghog2 / Wikimedia.)

Белок, привлёкший столь пристальное внимание учёных, — аденозин-рецептор ADORA2A (A2A); это основной рецептор кофеина в нашем теле. Как ни странно, он же ассоциируется с развитием болезни Паркинсона. Класс белков GPCR, состоящий примерно из 800 известных представителей, к которому принадлежит и ADORA2A, является мишенью для половины из используемых сегодня лекарств. Именно поэтому наука должна знать как можно больше о таких белках.

Чтобы понять, может ли то или иное химическое вещество, нацеленное на работу с определенным рецептором, быть эффективным, сначала нужно выяснить, как действует сам рецептор. Проще всего это сделать, имея на руках ясную картинку его молекулярной структуры. Тут хорошо подходит рентгеноструктурный анализ, для проведения которого необходимо предварительно иметь монокристалл изучаемого белка. Эта же научная группа в 2008 году получила первые структурные данные для молекулы аденозин-А2А-рецептора, но в очень низком разрешении, которое, к сожалению, не позволило понять, каким всё-таки образом активные вещества связываются с рецептором.

Новая структура, напротив, имеет самое высокое разрешение среди всех известных белковых структур класса GPCR. Достигнутый уровень детализации сделал очевидными вещи, ранее неразличимые. По словам самих учёных, это как сравнивать то, что видел Галилей в свой примитивный телескоп, с тем, что показывает «Хаббл». Так, теперь можно ясно понять, насколько важную роль в активации рецептора играют молекулы простой воды. Кроме того, удалось обнаружить скрытое место дополнительного связывания, содержащее ион натрия, вдали от полости рецептора, предназначенной для связи с биоактивными веществами. Это пролило свет на то, каким образом ионы натрия влияют на работу гормонов и нейротрансмиттеров в организме. А ведь это было одной из неподдающихся загадок…

И о деталях эксперимента, результаты которого столь разительно отличаются от того, что принесли опыты 2008 года. Полученная структура высокого разрешения стала результатом стратегии, разработанной вместе со специалистами Института Скриппса (США): привязав практически неспособный к кристаллизации белок к другому, легко кристаллизующемуся протеину, удалось получить небольшие кристаллики составного продукта, которые затем и были использованы для решения структуры.

В качестве популяризации своей работы учёные спешат порадовать любителей крепкого кофе: оказывается, они менее подвержены развитию синдрома Паркинсона. Дело в том, что кофеин ингибирует работу аденозин-А2А-рецептора, который ассоциируется с этим недугом.