Elektronmikroskopbilleder afslører, hvordan celler absorberer et vigtigt mineral

Columbia University Medical Center (CUMC) forskere har fået de første detaljerede snapshots af strukturen af ​​en membranpore, der gør det muligt for epitelceller at absorbere calcium. Resultaterne kunne fremskynde udviklingen af ​​lægemidler til at korrigere abnormiteter i calciumoptagelsen, som har været forbundet med brystkræft, endometrium, prostata, og kolon.

Undersøgelsen blev offentliggjort i dag i online-udgaven af Natur .

Selvom det meste af kroppens calcium er lagret som et mineral i knogler, en nøje kontrolleret mængde af dette kemiske element transporteres ind i cellen, i sin ioniske form, hvor det spiller en afgørende rolle i styringen af ​​cellulære funktioner. Celler regulerer calciumoptagelsen gennem specielle porer, eller kanaler, der åbner og lukker efter behov. TRPV6 er en proteinkanal, der er placeret i membranerne af epitelceller, som beklæder tarmens vægge, og bidrage til optagelsen af ​​kostens calcium. Afvigelser i TRPV6-kanaler kan bidrage til udviklingen af ​​cancer ved at forstyrre kontrollen af ​​celleproliferation og celledød.

Forskerne brugte avanceret kryo-elektronmikroskopi til at afbilde TRPV6. Kryo-elektronmikroskopi - en billedbehandlingsteknik, der kombinerer tusindvis af individuelle billeder af frosne molekyler til fint detaljerede tredimensionelle repræsentationer - blev banebrydende af Joachim Frank, PhD, en strukturbiolog i biokemisk afdeling på CUMC, som blev tildelt Nobelprisen i kemi i oktober for dette arbejde.

Ved at sammenligne kanalstrukturerne, i både åben og lukket tilstand, forskerne var i stand til at fastslå, at kernedelen af ​​kanalen - fire stramt justerede spiralformede proteinsegmenter - laver et subtilt twist, tillader TRPV6 at åbne.

"Vi opdagede, at calciumkanalen åbner sig som reaktion på ændringer i den midterste del af hver kernehelix, får proteinsegmenterne til at bøje og rotere udad for at skabe en åbning lige bred nok til at tillade en calciumion at passere igennem, " sagde studieleder Alexander I. Sobolevsky, PhD, lektor i biokemi og molekylær biofysik ved CUMC. "Hvis man var i stand til at se lige ned af kanalen, det ville ligne åbningen af ​​iris i et øje."

Kanalen kan skifte mellem åben og lukket tilstand ekstremt hurtigt, efter behov for at forsyne cellen med calcium.

"Vores resultater vil hjælpe os med bedre at forstå, hvordan ændringer i TRPV6-kanaler bidrager til menneskelige sygdomme som kræft, og give en skabelon til design af lægemidler, der korrigerer disse abnormiteter, " sagde Dr. Sobolevsky.

Undersøgelsen har titlen, "Åbning af den humane epitelkalciumkanal TRPV6."