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Decodifican la estructura del receptor de serotonina a temperatura ambiente.
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Fecha de Publicación: 23-12-2013
Fuente: Serial femtosecond crystallography of G protein-coupled receptors., Science
El receptor de serotonina se muestra en púrpura, y la ergotamina en azul. La orientación del receptor que se muestra corresponde al exterior de la célula arriba y el interior abajo.
Un equipo de investigación internacional ha decodificado la estructura molecular del receptor de serotonina a temperatura ambiente por primera vez. Este estudio revela la dinámica del receptor en condiciones más cercanas a su temperatura natural de funcionamiento, proporcionando una imagen más realista de su función fisiológica. La importancia médica de la serotonina y su regulación es sobradamente conocida. Es un neurotransmisor implicado en la regulación de numerosas funciones corporales, tales como la presión sanguínea, la digestión o la presión intra-ocular. También es decisiva en el estado de ánimo, el apetito y la adicción. Por ello, el receptor de serotonina es una diana terapéutica de primer orden y el conocimiento detallado de su estructura molecular es de capital importancia para el diseño de nuevos fármacos más específicos y efectivos. Dicha estructura ha sido elucidada recientemente mediante técnicas clásicas de cristalografía. En este tipo de estudios, la biomolécula en cuestión ha de ser cristalizada primero, mediante un proceso especialmente complejo para algunos tipos de proteínas, concretamente las de membrana. El recpetor de serotonina pertenece precisamente a este grupo. En la cristalografía clásica, los cristales son congelados rápidamente y bombardeados con rayos X. Al chocar contra las moléculas que forman el cristal, los rayos X son difractados produciendo un patrón regular y característico de la molécula cristalizada, pudiéndose calcular a partir del patrón la estructura de la muestra. Sin embargo, el trabajo con muestras congeladas, si bien da una idea muy detallada de la estructura de la molécula estudiada, no deja de establecer unas condiciones alejadas de las naturales. Lo ideal sería conseguir una imagen de la molécula en condiciones lo más cercanas posible a las naturales. Para el nuevo estudio , el equipo utilizó un láser de rayos X tremendamente potente que permite utilizar cristales especialmente pequeños que no necesitan ser congelados. Cada pulso de láser dura unos 30 femtosegundos de duración, en un breve pero potente destello de rayos-X que genera una información increíblemente precisa. Los autores del estudio cultivaron diminutos cristales de el receptor de serotonina unida a ergotamina, un fármaco contra las migrañas. Al ser el receptor de serotonina una proteína de membrana, para la cristalización fue necesario usar un sistema artificial de membrana llamado de lípidos en fase cúbica (LCP), que permite crecer micro-cristales para estas proteínas. Sin embargo, este sistema genera una muestra muy viscosa, que a su vez hizo necesario el diseño de un sistema de inyección específico para pulverizar la muestra en el haz de rayos. La estructura obtenida mediante este nuevo proceso es casi idéntica a la generada con la cristalografía tradicional. Sin embargo, a temperatura ambiente, se detectan pequeñas diferencias entre ambas estructuras en algunos bucles flexibles, que parecen más rígidos en la estructura clásica. La dinámica de estos bucles es importantes para la unión de moléculas de señalización al receptor. El estudio abre nuevos métodos analíticos para toda una clase de biomoléculas. El receptor de la serotonina pertenece a un importante grupo de moléculas, los receptores acoplados a proteínas G, o GPCR. Este grupo de alrededor de 800 receptores juega un papel central en la transferencia de señales en la célula y es de gran interés para el desarrollo de fármacos. Alrededor del 30 al 40 por ciento de todos los medicamentos están dirigidos a GPCRs.