三分之一的美国人都有睡眠困难，他们中的许多人转向褪黑激素补充剂来捕捉一些Zs。然而，科学家并不完全了解褪黑激素在生物钟中的作用，这使得开发用于睡眠障碍的药物变得困难而没有多种副作用。
现在，一个国际科学家团队已经为褪黑激素的作用提供了急需的信息，为睡眠障碍的新药开发以及褪黑激素影响的其他健康问题打开了大门。他们在细胞表面开发了微型天线的三维模型 - 称为受体 - 使身体的内部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，这些研究人员可以用它来设计新的药物化合物或研究这些受体在患者体内的突变，”相应的作者Vadim Cherezov说，他是南加州大学迈克尔逊中心桥梁研究所的科学家生物科学。
创建两种褪黑激素受体MT1和MT2的3D图谱对于理解生物钟的工作原理至关重要。科学家们可以利用这些信息来设计与褪黑激素受体结合的药物分子，并监测潜在的影响。好处可能不仅仅是改善睡眠。
“这些数据将帮助我们设计仅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多种疾病，包括糖尿病，癌症和睡眠障碍，”Bryan L. Roth博士说，药理学UNC医学院教授。
关于褪黑激素受体的研究结果于4月24日星期三在Nature上发表。褪黑激素来自'灵魂'褪黑素是由松果腺在大脑中心产生的，曾被哲学家笛卡尔描述为大脑和身体的“灵魂”。人类通过下丘脑附近的松果体自然地对日光变化做出反应。夜幕降临时，腺体会产生更多的褪黑激素，然后褪黑素与细胞的MT1和MT2受体结合。黎明前，腺体会降低褪黑激素水平，表明它是醒来的时候。
数百中的两个
MT1和MT2是人体中估计的800种受体之一。这些被称为“G蛋白偶联受体”的受体(GPCR)出现在细胞表面。这些受体充当一种电子邮件收件箱，将信息传递到细胞中以引发一连串的活动。
市场上约三分之一的药物被设计为与GPCR结合。每种受体在调节体内功能方面具有不同的作用，其中许多对于基本存活至关重要，例如饥饿和繁殖。这些受体中的大部分也在人类嗅觉系统中起作用 - 味道和气味。
到目前为止，世界各地的科学家已经获得了不到十分之一这些受体的结构。MT1和MT2是最新的。MT1和MT2受体对多种过程很重要，包括繁殖甚至一些癌症。
“通过比较MT1和MT2受体的三维结构，我们可以更好地辨别区分两种受体的独特结构差异 - 以及它们在生物钟中的作用，”亚利桑那州立大学生物设计研究所的刘伟说。 。“有了这些知识，就可以更容易地设计出只能与一种受体结合的药物样分子，而不是两种受体。这种选择性结合很重要，因为它可以减少不必要的副作用。”
两种受体的结构均使用激光在SLAC国家加速器实验室中获得，称为Linac相干光源(LCLS)，该实验室使用X射线拍摄受体原子和运动中的分子的停止动作图像。
SLID国家加速器实验室的科学家Alex Batyuk说：“由于晶体的尺寸很小，除了LCLS以外的任何地方都不可能进行这些测量。”“由于LCLS的极高亮度和短脉冲持续时间，我们能够收集数十万个晶体图像，以找出这些受体的三维结构。”
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