自从第一个生物体出现以来，细胞就已经存在了，经过许多亿万年和科学技术的进步，我们仍然对它们有很多不了解，特别是当涉及到它们对药物的反应时。
但亚当·斯密博士决心要找出答案。观察细胞对他的激光表演的反应可能会提供答案。
史密斯是阿克伦大学的化学副教授，他正在分析一种叫做多巴胺和腺苷受体的特殊细胞膜蛋白质。他正在研究这些受体如何移动，如何与其他受体和身体其他部位相互作用，从而产生药物预期的效果。
的原因吗?史密斯说，科学家们已经研究了几年的一个结构难题：多巴胺和腺苷受体能否配对并形成一个结构？如果是这样，那么就可以设计出共同靶向受体的药物，甚至有可能产生治疗成瘾的药物。
“这些独特的蛋白质结构是否形成以及如何形成将影响未来药物的生产方式，”史密斯说。“药物设计变得越来越棘手。它正变得越来越昂贵，而生物学的微妙之处使它变得更加复杂。我们的研究结果将为药品制造商提供可操作的信息。”
史密斯说，如果发现蛋白质不形成单一结构，那仍然是一项成就。“如果它们不能配对，那么我们就会朝着不同的方向前进，科学家们有直接的证据证明它们不能配对。因此，即使是‘不’也会有助于药物开发的向前发展。”
激光照亮了答案
要判断两个细胞膜蛋白是否可以物理地结合在一起，需要使用一种独特的显微镜，有激光和充足的黑暗。
史密斯正在使用一种叫做脉冲交错激发-荧光交叉相关光谱（PIE-FCCS）的专门方法，该方法需要激光照明来显示不同的粒子在分子相互作用中是否以及如何配对。
“这项技术非常独特，”史密斯说。“世界上只有少数实验室拥有具有这种能力的显微镜。其他技术没有所需的分辨率，或者它们不能在活细胞的典型蛋白质水平下工作。我们的方法更具有生理学相关性，可以在自然环境中观察蛋白质。”
在检查膜蛋白时，史密斯和他的团队分离出一个微观细胞，然后用脉冲激光观察细胞更小的区域。激光照亮细胞表面的蛋白质，使研究人员能够观察蛋白质如何相互作用，更重要的是，它们是否配对。
“这就像你想象一场中学舞会……你无法看到整个舞蹈，但如果你把一盏聚光灯放在房间中央，观察谁在和谁跳舞，谁在自己跳，”格兰特·吉尔摩（Grant Gilmore）说，他是一名四年级生物化学博士生，协助史密斯进行这个项目。
在实验室的一个典型日子里，吉尔摩会把培养皿放在显微镜上，聚焦在单个细胞表面。由于单个蛋白质非常小，它们被荧光染料标记。这使得Gilmore和Smith能够追踪蛋白质并确定它们是否成对。如果两种不同颜色的蛋白质配对，就是成功的。在检查细胞之前，Gilmore确保实验室区域被一个大的黑色窗帘包围，以阻挡任何可能干扰过程的不必要的光线。
Gilmore说，他和Smith分析的蛋白质平均大小约为2纳米。相比之下，一根典型的人类头发的大小约为8万纳米。
Gilmore说：“每个细胞中都有一堆蛋白质，成千上万的蛋白质起着不同的作用。”
史密斯获得了哥伦比亚大学医学院纽约州精神病学研究所一份价值55万美元的合同，由国家心理健康研究所赞助，进行这项关于多巴胺受体分子机制的基础研究。该团队的下一步是进行多巴胺受体的测量，然后转移到其他几个神经递质受体。之后，史密斯和吉尔摩将开始测试几种新的二价药物，这些药物可以系统地针对受体对。
媒体联系：克里斯汀·博伊德，330-972-6476或cboyd@uakron.edu