生物帮UT西南研究人员已经确定了三种不同形状的称为烟碱乙酰胆碱受体的蛋白质家族关键成员的结构。这项工作今天在网上在线发表在Cell上，最终可能导致针对精神分裂症，肺癌甚至COVID-19等多种疾病或感染的新药物治疗。
烟碱乙酰胆碱受体是称为Cys-loop受体的更广泛的蛋白质超家族的成员，该家族起细胞表面上的离子通道的作用，并存在于许多细胞类型的膜中。当正确的分子沉积在这些受体上时，它将打开门控通道，使离子从细胞外到细胞内泛滥，从而触发其他细胞过程。烟碱型乙酰胆碱受体对乙酰胆碱有反应，乙酰胆碱是神经细胞相互交流的一种分子。但是，它们也对体内发现的其他分子产生响应，例如尼古丁，必需的营养胆碱和在箭毒蛙身上的毒素，被称为Epibatidine。
这些受体已经在神经，肺和免疫细胞中被鉴定出来，它们与诸如精神疾病，神经退行性疾病，肺癌，甚至是具有COVID-19特征的破坏性免疫反应和其他感染相关。
研究人员先前已经确定了Cys-loop超家族某些成员的结构，这是朝着制造适合这些离子通道以阻断或增强其功能的药物迈出的重要一步。但是，研究领导者UTSW的高级研究科学家Colleen M. Noviello博士和Ryan E. Hibbs博士说。UTSW的神经科学和生物物理学副教授，这些通道的形状或构象不是固定的。半胱氨酸环受体在其门控循环中循环通过三个主要状态，分别对应于它们关闭并等待对配体或激活分子的响应状态(静止状态)。当他们对配体作出反应并打开离子流时(打开状态);或者当它们仍然保留配体但又再次关闭时(脱敏状态)。
经过多年的研究以表征关键的烟碱型乙酰胆碱受体α7的结构后，Noviello和Hibbs在UTSW购买设备后于2016年取得了重大进展适用于低温电子显微镜或cryo-EM。这项技术使科学家能够以原子级的分辨率拍摄生物分子的照片。当研究人员和他们的同事向α7中添加一种伴侣蛋白(一种有助于支持和保护其他蛋白质的蛋白)时，它可以帮助α7保持其适当的形状。
利用这些新工具，研究人员对α7的不同构象进行了成像。由于α7的结构是动态的，允许其移动和摆动，因此研究人员添加了不同的配体来稳定它，因此冷冻-EM图像不会因运动而模糊。当他们分析这些图像时，Noviello，Hibbs和他们的同事发现了一些有趣的结构特征，这些结构特征有助于解释α7的一些不寻常特性。例如，α7的内部通道中带负电荷的氨基酸似乎吸收了外部细胞中带正电荷的钙，这说明了α7为何对钙具有如此的渗透性。另外，a7上的弯曲结构似乎起闩锁的作用，以打开门控通道。
