La minuscule protéine connue sous le nom de transthyrétine peut provoquer de gros problèmes dans le corps lorsqu'elle se repliait mal après la sécrétion. Alors que la transthyrétine saine déplace les hormones à travers le sang et le liquide de la colonne vertébrale, les versions mal repliées de la protéine forment des amas dangereux dans le cœur et le long des nerfs déclenchant une maladie progressive et mortelle connue sous le nom d'amylose de la transthyrétine (ATR). Jusqu'à un quart de tous les hommes de plus de 80 ans, ont un certain degré d'attache, ce qui peut provoquer un essoufflement, des étourdissements et des picotements ou une perte de sensation dans les extrémités.
Maintenant, les chercheurs de Scripps ont découvert de nouvelles structures de transthyrétine. Leurs résultats, publiés dans Biologie structurelle et moléculaire de la nature Le 22 janvier 2025, montrent comment l'asymétrie à trois dimensions de la protéine peut contribuer à son instabilité. Cette découverte pourrait également contribuer au développement de nouveaux médicaments pour ATR.
« Nous avons dévoilé une complexité moléculaire qui a été cachée aux chercheurs depuis des décennies, ce qui nous permet de concevoir de meilleurs médicaments pour stabiliser la transthyrétine », a déclaré l'auteur co-privé Gabriel Lander, PhD, professeur chez Scripps Research.
Les nouvelles structures révèlent des différences dans deux sites de liaison aux hormones thyroïdiennes qui étaient précédemment considérés comme identiques et aident à expliquer pourquoi une liaison de médicament à un site modifie la capacité des médicaments à lier le site opposé. «
Jeffery Kelly, PhD, The Lita Annenberg Hazen Professor of Chemistry at Scripps Research and Co-Senior Auteur de l'étude
Pour déterminer la structure tridimensionnelle des petites protéines telles que la transthyrétine, les chercheurs se tournent souvent vers la cristallographie, dans lesquels les protéines sont forcées dans une grande structure cristalline répétitive avant d'être imagée. Cependant, la structure d'une protéine cristallisée ne reflète pas toujours la conformation des protéines flottantes individuelles dans le corps.
Une autre méthode, la microscopie cryo-électron (cryo-EM), les protéines Flash-Freazes pour les attraper dans leurs structures plus naturelles. Cependant, ces protéines congelées sont ensuite suspendues dans un liquide et de petites protéines comme la transthyrétine ont tendance à se coincer à la frontière de l'air-liquide plutôt que de rester entièrement submergé. Cela affecte à la fois la stabilité structurelle des protéines et la capacité d'éclairer leur structure détaillée.
Pour surmonter ce défi, le groupe de Lander a développé une mince grille enrobée de graphène à laquelle les molécules de transthyrétine pourraient naturellement adhérer. Ensuite, ils ont rapidement plongé cette grille en éthane liquide pour geler l'échantillon. Ce processus a piégé les molécules de transthyrétine en place sur la surface du graphène et a préservé leurs conformations naturelles pour imiter comment elles apparaissent lorsqu'ils se déplaçaient à travers le sang ou les fluides du corps.
« Nous nous sommes construits sur les travaux de 2019 du Yan Lab à Princeton lors de la fabrication de nos grilles. Obtenir la bonne chimie de surface est crucial pour ce type d'étude. Avec de petites protéines comme la transhyrétine, la création d'un échantillon de haute qualité n'est que le début; analyser le Les données font également partie du défi « , explique Benjamin Basanta, PhD, ancien associé de recherche au Lander Lab et premier auteur du nouvel article.
Lorsque l'équipe a testé l'approche avec la transthyrétine, elle a découvert que la transthyrétine forme des structures asymétriques avec deux poches de liaison de forme différente. Sur la base des plus de 200 structures cristallines qui avaient été résolues dans le passé, ces sites de liaison avaient été supposés identiques. Les chercheurs ont montré que cette variation était due au complexe de la transthyrétine se tortillait constamment entre deux états différents comme une version moléculaire de la « respiration », selon Lander. Cette asymétrie dans la structure native de la transthyrétine présente également une hypothèse sur la façon dont le processus de dissociation et de mauvais repliement pourrait se produire, puis a conduit à l'agrément de la protéine et de la maladie subséquente.
Attachant le médicament ATR Tafamidis développé B + Y Le laboratoire de Kelly ou les deux des sites de liaison de la transthyrétine, ils ont ensuite constaté, stabilisé la molécule et minimisé ce mouvement.
Désormais, Lander et ses collègues visent à étudier comment cette structure et sa stabilisation sont liées à ATR, et comment les médicaments ciblant la transthyrétine pourraient traiter la maladie. Ils disent également que leur méthode de grille de graphène pourrait être utilisée pour déterminer les structures d'autres petites protéines instables, y compris le peptide amyloïde-bêta qui s'accumule dans le cerveau dans la maladie d'Alzheimer.
« Les méthodologies que nous avons développées ont ouvert de nouvelles portes aux voies de traitement qui pourraient un jour protéger les patients de non seulement l'amylose TTR, mais aussi d'autres maladies amyloïdes », explique Lander.
En plus de Lander, Kelly et Basanta, auteurs de l'étude, « le paysage conformationnel de la transthyrétine humaine révélé par Cryo-Em », sont Karina Nugroho, Nicholas L. Yan, Gabriel M. Kline, Evan T. Powers, Felix J .
Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health (GM142196, AG067594, DK046335) et une bourse postdoctorale de la Fondation George E. Hewitt pour la recherche médicale.
