三分之一美国人有睡眠障碍,他们中的许多人靠吃褪黑素缓解。然而,科学家们并不完全理解褪黑素在生物钟中的作用,也就是说,研究人员也不知道褪黑素有没有副作用。
现在,科学家小组对褪黑素的作用进行了非常必要的研究,为开发受褪黑素影响的健康问题以及治疗睡眠障碍打开了大门。
他们建立了两个细胞表面“受体(receptors)”3d模型,这些受体使人体内部的时钟与昼夜循环同步。
“我们的目标是向其他研究人员提供结构信息,让他们得以设计新的药物化合物或研究患者这些受体突变,”研究人员说。
创建两个褪黑激素受体mt1和mt2的3d图对于理解生物钟是如何工作至关重要。科学家们可以利用这些信息设计能与褪黑激素受体结合的药物分子,并监测其潜在影响。除了改善睡眠之外,还有其他好处。
“这些数据将有助于我们设计只与这些受体相互作用的药物,希望我们能够以更有针对性的方式治疗各种疾病,包括糖尿病、癌症和睡眠障碍,”研究人员说。
褪黑激素来自“灵魂”
褪黑素是由大脑中心的松果体产生的,哲学家笛卡尔曾将其描述为大脑和身体的“灵魂”。
人类通过靠近下丘脑的松果体对日光变化做出自然反应。随着夜幕降临,腺体产生更多的褪黑素,然后与细胞的mt1和mt2受体结合。黎明前,腺体会降低褪黑素的水平,这表明是时候醒来了。
百分之二
人体内估计有800个受体被称为“g蛋白偶联受体”(gpcrs),mt1和mt2是其中之一。这些受体出现在细胞表面,充当电子邮件收件箱,将信息传递到细胞中,引发一连串的活动。
市场上大约三分之一的药物被设计用来与gpcrs结合。每个受体在调节机体功能方面有不同的作用,其中许多对基本生存至关重要,如饥饿和生殖能力。这些受体的主体在人类嗅觉系统中也存在一些作用——引导味觉和嗅觉。
到目前为止,世界各地的科学家已经获得了这些受体中不到十分之一的结构。mt1和mt2是新的。mt1和mt2受体对包括生殖甚至某些癌症在内的多种过程都很重要。
研究人员说:“通过比较mt1和mt2受体的三维结构,我们可以更好地辨别这两种受体之间独特的结构差异,以及它们在生物钟中的作用。有了这些知识,设计只与一个或另一个受体结合,但不同时与两个受体结合的类药物分子就变得容易了。这种选择性结合是很重要的,因为它将减少不必要的副作用。”
这两个受体的结构都是通过在slac国家加速器实验室使用一种叫做lcls直线性连续加速器光源的激光获得的,这种激光使用x射线拍摄运动中的受体原子和分子的停止-工作照片。
“由于晶体的尺寸很小,所以除了lcls外,在任何地方都不可能进行这些测量,”研究人员说。“由于lcls的极端亮度和短脉冲特点,我们能够收集数十万个晶体图像,以确定这些受体的三维结构。”
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