Les chercheurs ont résolu la structure tridimensionnelle d'un complexe protéique impliqué dans la vision des vertébrés à une résolution atomique, une découverte qui a de larges implications pour notre compréhension des processus de signalisation biologique et la conception de plus d'un tiers des médicaments sur le marché aujourd'hui.

Les résultats éclairent la façon dont les signaux des photons (particules de lumière) sont amplifiés dans l'œil. Plus important, l'étude fournit des informations sur le fonctionnement de la plus grande famille de protéines membranaires cellulaires, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), chez l'homme.

"Ils sont impliqués dans presque tous les processus biologiques d'un corps humain - comment nous percevons la lumière, goût, sentir, ou comment la fréquence cardiaque est régulée ou les muscles se contractent - et ils sont la cible de plus de 30% des médicaments utilisés aujourd'hui, " dit Yang Gao, co-premier auteur de l'article et chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Richard Cerione, le professeur Goldwin Smith de chimie et de biologie chimique et co-auteur principal.

Il existe plus de 800 GPCR chez l'homme qui signalent à travers environ 20 protéines G différentes. Les GPCR sont chargés de détecter un large éventail de signaux extérieurs, tels que les hormones, léger, et le sens de l'odorat et du goût - et induisant des réponses correspondantes à l'intérieur de la cellule. Dans la vision des vertébrés, la rhodopsine GPCR est capable de détecter le signal à partir d'un seul photon et grâce à l'activation de la transducine de la protéine G et des effecteurs en aval, l'amplifier 100, 000 fois.

Les chercheurs ont utilisé la cryomicroscopie électronique pour obtenir des structures à résolution atomique du complexe rhodopsine-transducine. Les structures fournissent non seulement la base moléculaire de la vision des vertébrés, mais révèlent également un mécanisme jusqu'alors inconnu de la façon dont les GPCR activent en général les protéines G.

"Ce que nous avons appris de ces structures au niveau atomique peut être largement applicable à d'autres systèmes de signalisation GPCR, " a déclaré le co-premier auteur Sekar Ramachandran, un associé de recherche principal dans le laboratoire de Cerione.

En apprenant davantage sur la façon dont différents récepteurs se couplent spécifiquement avec différentes protéines G, les chercheurs espèrent mieux comprendre la conception de médicaments qui régulent spécifiquement la signalisation GPCR. De nombreux effets secondaires des médicaments surviennent lorsque les thérapies ne sont pas assez spécifiques et ciblent à la fois des voies nocives et bénéfiques, dit Yang.

Hongli Hu, chercheur postdoctoral au département de biologie structurale de Stanford, est co-premier auteur; Georgios Skiniotis, professeur de physiologie moléculaire et cellulaire et de biologie structurale à Stanford, est co-auteur principal.

L'étude, "Structures du complexe Rhodopsine-Transducine :informations sur l'activation de la protéine G, " a été publié dans la revue Cellule moléculaire .