Международная команда ученых из США и Китая недавно мелькала во всех заголовках благодаря статье, описывающей кристаллическую структуру каннабиноидного рецептора типа 1 (КБ1) человека.
Это очень крупное открытие, поскольку КБ1 отвечает за эйфорию и кайф от ТГК, а также некоторые его терапевтические свойства. Зная кристаллическую структуру, ученые смогли воссоздать трехмерную модель рецептора КБ1 и того, как каннабиноиды наподобие ТГК физически взаимодействуют с ним, что провоцирует их дальнейший эффект. Но почему это открытие настолько важно для медицины и как ученым удалось разгадать загадку кристаллической структуры рецептора?
Что такое рецептор КБ1 и как он работает?
На сегодня нам достоверно известно о двух основных каннабиноидных рецепторах: КБ1 и КБ2. Рецепторы КБ1 в основном сосредоточены в нервной системе, в то время как КБ2 по большей части концентрируются в иммунной системе (хотя их также можно обнаружить в мозге). Эти два вида рецепторов — основные игроки в нашей эндоканнабиноидной системе и играют важную роль в регулировании активности нервной системы.
Рецепторы КБ1 — одни из самых многочисленных в человеческом мозге, и с ними связывается много разных каннабиноидов. Например, основной психоактивный компонент каннабиса — тетрагидроканнабинол (ТГК) — активирует рецепторы КБ1. Без этих рецепторов каннабис не давал бы никакого психоактивного эффекта. Это также объясняет, почему непсихоактивные каннабиноиды, к примеру, каннабидиол (КБД), не дают кайфа. КБД не активирует рецепторы КБ1 так, как это делает ТГК.
Но рецепторы КБ1 важны и для тех, кто не употребляет марихуану. И на то есть несколько оснований. Во-первых, неправильное функционирование рецепторов провоцирует целый ряд заболеваний и проблем со здоровьем. Во-вторых, рецепторы КБ1 также активируются эндогенными каннабиноидами человеческого организма. В отличие от растительных каннабиноидов по типу ТГК эндоканнабиноиды производятся самим телом, от чего они и получили свое название (“эндогенный” — “произведенный внутри”). Два главных эндоканнабиноида — это анандамид и 2-AG, и оба они активируют рецепторы КБ1.
Но несмотря на то, что мы знали о рецепторах КБ1 и их важности на протяжении многих лет, мы не представляли в подробностях, как они выглядят. До сих пор.
Чем так интересна кристаллическая структура рецептора КБ1?
Когда мы говорим, что ученые воссоздали кристаллическую структуру протеина вроде рецептора КБ1, то это значит, что они получили трехмерное изображение молекулярного строения этого белка в высоком разрешении, вплоть до единичных атомов. Для создания столь подробной картинки была использована техника рентгеновской кристаллографии.
Сначала ученые взяли очищенный раствор белка и кристаллизовали его. Полученные кристаллы состояли из высокоорганизованных молекул. По техническим причинам получить высококачественные кристаллы очень и очень трудно. Протеины рецепторов мозга очень большие, громоздкие и сложные. Поэтому получить хорошие кристаллы из белков вроде рецепторов КБ1 сложно. И тогда кристаллографии на помощь приходят рентгеновские лучи.
Когда ученые добыли качественные кристаллы, то они облучили их рентгеном высокой интенсивности. После бомбардировки рентгеном кристаллы рассеиваются по экрану за ними, создавая картину дифракции. Полученный рисунок зависит от формы белка. Два разных кристалла от протеинов разной формы создадут разные дифракционные картины. Самый известный дифракционный рисунок в истории науки — это тот, который позволил открыть двойную спираль ДНК.
После получения дифракционной картины ученые могут использовать ее для определения молекулярной структуры, создавшей рисунок. В данном исследовании рецептора КБ1 человека они получили детальное изображение внешнего вида рецептора. До этого мы имели о нем только смутное представление. Детали кристаллической структуры позволяют нам представить, как молекулы наподобие ТГК физически взаимодействуют с рецептором, и глубже вникнуть в понимание механизмов, которые приводят к известным эффектам.
Наличие подробной кристаллической структуры также важно для того, чтоб ученые могли подумать о дизайне терапевтических компонентов, которые могли бы реагировать с рецептором. Без кристаллической структуры разработка дизайна намного сложнее, а с ней химики могут начать разработку веществ, которые будут связываться с отдельными частями рецептора для достижения определенного эффекта. И это возможно только при наличии четкой картинки кристаллической структуры, так что подобные прорывы обещают большое будущее для новых лекарств на основе каннабиса.
