Капсаицин — это ингредиент, который делает перец чили острым и острым. Тот же самый путь в организме, который реагирует на острую пищу, также активируется после травмы или когда иммунная система вызывает воспалительную реакцию на бактерии, вирусы или, в случае аутоиммунного заболевания, на собственные ткани тела.«Хотя нам известно, что капсаицин связывается с рецептором TRPV1 с исключительной эффективностью и селективностью, мы упускаем важные детали атомарного уровня о том, как именно молекула капсаицина взаимодействует с TRPV1, одним из основных рецепторов организма для восприятия боли и тепла», — сказал он. Цзе Чжэн, профессор физиологии и мембранной биологии Калифорнийского университета в Дэвисе и старший автор статьи.
Используя компьютерные модели, основанные на атомных силовых полях и существующих трехмерных реконструкциях с низким разрешением комплекса TRPV1-капсаицин, исследователи определили несколько структурных областей, которые позволяют капсаицину прочно связываться с рецептором TRPV1.«Методы вычислительной биологии становятся очень мощным инструментом для прогнозирования и окончательной проверки структуры с высоким разрешением важных биологических белков и лигандов, таких как капсаицин и TRPV1, когда они взаимодействуют», — сказал Владимир Яров-Яровой, доцент кафедры физиологии и мембранной биологии. в Калифорнийском университете в Дэвисе и соавтор исследования.«Эти инструменты особенно полезны, когда взаимодействия небольшие и временные и не могут быть легко зафиксированы с достаточно высоким разрешением с использованием традиционных экспериментальных подходов», — сказал он.
Фань Ян, научный сотрудник лаборатории Чжэн Калифорнийского университета в Дэвисе и первый автор статьи, согласен с этим.«Электронная плотность, наблюдаемая в криоэлектронной микроскопии структуры комплекса TRPV1-капсаицин, намного меньше по размеру по сравнению с химической структурой капсаицина», — сказал Ян. «С помощью вычислительного докинга мы смогли детализировать атомные взаимодействия между капсаицином и каналом TRPV1, а затем проверить молекулярную архитектуру, используя другие экспериментальные подходы».
Новая структурная информация может служить руководством в процессе разработки лекарств.«Так же, как мы можем« привыкнуть »к острому блюду к концу еды, мы считаем, что существуют способы выработки высокоспецифичных молекул, которые делают TRPV1 менее чувствительным к болезненным раздражителям», — сказал Чжэн.Исследование также объясняет, почему капсаицин не активирует другие каналы организма для измерения температуры и почему рецептор TRPV1 у многих других видов животных не активируется капсаицином. Например, у птиц отсутствуют два ключевых места взаимодействия, что объясняет, почему птицы нечувствительны к остроте перца чили.
«Считается, что наличие капсаицина является эволюционным преимуществом для растений, защищая их от видов, которые поедают листья, и позволяя птицам глотать перец для распространения семян», — сказал Чжэн.Исследователи также обнаружили, что сладкий перец содержит соединение, называемое капсиатом, которое почти идентично капсаицину в пряном перце, но отличается в одном ключевом месте взаимодействия.
«Различия достаточно, чтобы соединение сладкого перца очень плохо связывалось с TRPV1, что, вероятно, является одной из причин, по которой он не имеет острого вкуса», — сказал Чжэн. «По шкале остроты Сковилла капсаицин составляет 16 миллионов, а капсиат — только 16 000».