Pour que le sucre ait un goût sucré et que le café soit stimulant, ou même pour voir la lumière, d'abord, ils doivent tous atterrir sur un récepteur couplé à une protéine G. Omniprésent et diversifié, ces récepteurs sont le système de détection chimique d'une cellule :ils détectent les substances dans l'environnement et initient des voies intracellulaires qui sous-tendent pratiquement tous les processus physiologiques, du goût et de la vision à la régulation hormonale et à la communication neuronale. Près d'un tiers de tous les médicaments thérapeutiques agissent en se liant à ces récepteurs de surface cellulaire.

Pourtant, trouver plus de cibles médicamenteuses parmi ce groupe a été difficile, et de nouvelles recherches pourraient expliquer pourquoi. Les scientifiques de Rockefeller ont découvert que bon nombre de ces récepteurs, dont près de 800, interagissent avec des protéines dites modificatrices de l'activité des récepteurs, ou RAMP, leur faisant adopter des configurations différentes à l'intérieur du corps qu'en laboratoire.

La découverte a été rendue possible par une nouvelle technique qui peut examiner des centaines de récepteurs à la fois pour révéler des RAMP auparavant inconnus affectant leur structure et leur fonction. Les enseignements de cette recherche, décrit dans Avancées scientifiques , pourrait avoir des implications importantes pour la découverte de médicaments et aider les chercheurs à comprendre un certain nombre de maladies.

Un composant manquant

Bien que largement étudiée, Les récepteurs couplés aux protéines G s'avèrent encore insaisissables. De nombreux médicaments qui les ciblent avec succès dans les études précliniques échouent finalement dans les essais humains. Et pour plus d'une centaine de ces récepteurs, les scientifiques n'ont même pas été en mesure d'identifier à quelle hormone ou protéine dans le corps ils se lient.

"Une hypothèse est qu'il manque un composant, " dit Thomas P. Sakmar, le professeur Richard M. et Isabel P. Furlaud et directeur du Laboratoire de biologie chimique et de transduction du signal de Rockefeller. "Ce composant pourrait être la RAMPE."

Les RAMP ont été découverts par hasard il y a 20 ans lorsqu'une équipe de chercheurs travaillant sur un récepteur couplé à la protéine G, ou GPCR, rencontré un problème étrange :le même récepteur exprimé dans deux lignées cellulaires différentes liées à des composés différents. Cette variante, les chercheurs ont trouvé, s'explique par une protéine accessoire présente dans une lignée cellulaire et non dans l'autre.

Aujourd'hui, il existe trois RAMP connus qui forment des complexes avec les GPCR, entraînant une modification de la configuration du récepteur et donc de son affinité pour une hormone ou un médicament. Des recherches antérieures ont révélé que cela était vrai pour une poignée de GPCR, mais les scientifiques soupçonnaient qu'en ce qui concerne les RAMP, ils ne voyaient que la pointe de l'iceberg.

Par exemple, Les mutations RAMP sont liées à plusieurs maladies et leur suppression chez la souris conduit à un large éventail de résultats. « Différentes sources de données suggèrent qu'elles interagissent avec beaucoup plus de GPCR que nous ne l'avons imaginé, " dit Emily Lorenzen, un étudiant diplômé du laboratoire de Sakmar.

les propres études de Lorenzen, publié en 2017 et 2019, a confirmé ce soupçon, alors elle a décidé de regarder de plus près.

La grande recherche

Avec trois RAMP et 775 récepteurs, chercher parmi toutes les combinaisons possibles est une tâche ardue. Lorenzen savait qu'elle devait développer un test pour cribler simultanément un grand nombre de protéines et leurs interactions potentielles.

L'idée l'a envoyée en Suède pour une collaboration avec des scientifiques de l'Institut Karolinska, Institut royal de technologie KTH, et Laboratoire Science pour la Vie. L'équipe a obtenu des anticorps du projet Human Protein Atlas qu'elle a couplés à des billes magnétiques, puis incubé avec un mélange liquide de cellules conçues pour faire une combinaison à la fois d'un RAMP et d'un récepteur.

Les perles sont pré-colorées avec 500 colorants différents, et les RAMP peuvent être détectés avec une seconde, anticorps fluorescent. Comme les billes passent à travers un instrument de détection en une seule file, leurs identifiants de couleur sont lus et leurs récepteurs et RAMP associés sont identifiés.

Dans l'article sur les progrès de la science, l'équipe présente ses conclusions en testant la technique sur 23 GPCR. Les résultats ont non seulement validé les interactions connues, mais a également révélé des interactions RAMP non identifiées auparavant dans des récepteurs supplémentaires.

« J'aurais été heureux de trouver ne serait-ce qu'une ou deux nouvelles interactions, " dit Lorenzen. " Au lieu de cela, nous en avons eu environ une douzaine. "

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Inspiré par ce succès, l'équipe applique la technique au reste des récepteurs dans le but de cartographier leurs interactions avec les trois RAMP, "créer l'ensemble de l'interactome GPCR-RAMP, " dit Sakmar.

Jusque là, les résultats sont cohérents :les interactions GPCR-RAMP sont beaucoup plus répandues qu'on ne le pensait auparavant, une découverte qui a des implications pratiques importantes. "Lors de l'étude de la pharmacologie GPCR, vous devez tenir compte de l'état de la RAMP dans votre système, " dit Sakmar. " La cible réelle d'un médicament pourrait être le complexe GPCR-RAMP dans la membrane cellulaire, pas le récepteur isolément.

Il a déjà mis cette idée en pratique. Son équipe réévalue une petite sous-famille de récepteurs impliqués dans les maladies immunitaires, précédemment étudiées comme cibles médicamenteuses importantes. "Nous pensons savoir pourquoi les efforts précédents de découverte de médicaments n'ont pas été couronnés de succès, " dit Sakmar. "Il y a une interaction RAMP que personne n'a appréciée."

L'équipe espère également résoudre le cas curieux du glaucome, On pense qu'il est causé par des mutations dans les RAMP. Ces mutations ont déconcerté les scientifiques car les RAMP en eux-mêmes semblaient ne jouer aucun rôle dans la maladie. L'équipe de Sakmar jette maintenant un nouveau regard sur le glaucome et quelques maladies tout aussi déroutantes pour déterminer si une interaction GPCR pourrait être le chaînon manquant.

L'introduction des RAMPs dans l'image peut également résoudre le mystère d'une centaine de récepteurs dits orphelins, qui sont activés par des protéines inconnues. "En avant, nous allons nous concentrer sur la recherche de ce à quoi ces GPCR orphelins se lient, " dit Lorenzen. " J'espère que cela encouragera d'autres personnes à se renseigner également. "