Міжнародна команда вчених із США та Китаю нещодавно миготіла у всіх заголовках завдяки статті, що описує кристалічну структуру канабіноїдного рецептора типу 1 (КБ1) людини.
Це дуже велике відкриття, оскільки КБ1 відповідає за ейфорію та кайф від ТГК, а також деякі його терапевтичні властивості. Знаючи кристалічну структуру, вчені змогли відтворити тривимірну модель рецептора КБ1 і того, як каннабіноїди на кшталт ТГК фізично взаємодіють з ним, що провокує їхній подальший ефект. Але чому це відкриття є настільки важливим для медицини і як ученим вдалося розгадати загадку кристалічної структури рецептора?
Що таке рецептор КБ1 і як він працює?
На сьогодні нам достовірно відомо про два основні канабіноїдні рецептори: КБ1 і КБ2. Рецептори КБ1 в основному зосереджені в нервовій системі, тоді як КБ2 здебільшого концентруються в імунній системі (хоча їх також можна виявити у мозку). Ці два види рецепторів – основні гравці в нашій ендоканабіноїдній системі та відіграють важливу роль у регулюванні активності нервової системи.
Рецептори КБ1 – одні з найчисленніших у людському мозку, і з ними пов’язується багато різних каннабіноїдів. Наприклад, основний психоактивний компонент каннабісу – тетрагідроканнабінол (ТГК) – активує рецептори КБ1. Без цих рецепторів канабіс не давав би жодного психоактивного ефекту. Це також пояснює, чому непсихоактивні каннабіноїди, наприклад, каннабідіол (КБД), не дають кайфу. КБД не активує рецептори КБ1 так, як це робить ТГК.
Але рецептори КБ1 важливі і для тих, хто не вживає марихуану. І на те є кілька підстав. По-перше, неправильне функціонування рецепторів провокує цілу низку захворювань та проблем зі здоров’ям. По-друге, рецептори КБ1 також активуються ендогенними канабіноїдами людського організму. На відміну від рослинних каннабіноїдів на кшталт ТГК ендоканабіноїди виробляються самим тілом, від чого вони і отримали свою назву (“ендогенний” – “вироблений усередині”). Два головні ендоканабіноїди – це анандамід і 2-AG, і обидва вони активують рецептори КБ1.
Але незважаючи на те, що ми знали про рецептори КБ1 та їх важливість протягом багатьох років, ми не представляли у подробицях, як вони виглядають. Досі.
Чим така цікава кристалічна структура рецептора КБ1?
Коли ми говоримо, що вчені відтворили кристалічну структуру протеїну на кшталт рецептора КБ1, це означає, що вони отримали тривимірне зображення молекулярної будови цього білка у високій роздільній здатності, аж до одиничних атомів. Для створення такої докладної картинки було використано техніку рентгенівської кристалографії.
Спершу вчені взяли очищений розчин білка і кристалізували його. Отримані кристали складалися із високоорганізованих молекул. З технічних причин отримати високоякісні кристали дуже важко. Протеїни рецепторів мозку дуже великі, громіздкі та складні. Тому отримати добрі кристали з білків на кшталт рецепторів КБ1 складно. І тоді кристалографії на допомогу приходять рентгенівські промені.
Коли вчені здобули якісні кристали, то вони опромінили їх рентгеном високої інтенсивності. Після бомбардування рентгеном кристали розсіюються екраном за ними, створюючи картину дифракції. Отриманий рисунок залежить від форми білка. Два різні кристали від протеїнів різної форми створять різні дифракційні картини. Найвідоміший дифракційний малюнок в історії науки – це той, який дозволив відкрити подвійну спіраль ДНК.
Після отримання дифракційної картини вчені можуть використовувати її для визначення молекулярної структури, яка створила малюнок. У цьому дослідженні рецептора КБ1 людини вони отримали детальне зображення зовнішнього вигляду рецептора. До цього ми мали про нього лише невиразне уявлення. Деталі кристалічної структури дозволяють нам уявити, як молекули на кшталт ТГК фізично взаємодіють із рецептором, і глибше вникнути у розуміння механізмів, які призводять до відомих ефектів.
Наявність докладної кристалічної структури також важлива для того, щоб вчені могли подумати про дизайн терапевтичних компонентів, які могли б реагувати з рецептором. Без кристалічної структури розробка дизайну набагато складніша, а з нею хіміки можуть розпочати розробку речовин, які зв’язуватимуться з окремими частинами рецептора для досягнення певного ефекту. І це можливо лише за наявності чіткої картинки кристалічної структури, так що подібні прориви обіцяють велике майбутнє для нових ліків на основі канабісу.
