Forskere afslører strukturen af ​​aminosyretransportør involveret i kræft

Den humane glutamintransportør ASCT2 er opreguleret i flere former for kræft. Det er også dockingsplatform for en bred vifte af patogene retrovira. Et team af forskere ved University of Groningen har brugt kryo-elektronmikroskopi til at belyse proteinets struktur, som kan generere leads til udvikling af lægemidler. Resultaterne blev offentliggjort i Natur Strukturel &Molekylær Biologi den 5. juni.

I menneskelige celler, ASCT2 -proteinet importerer aminosyren glutamin og opretholder aminosyrebalancen i mange væv. Mængden af ​​ASCT2 øges i flere former for kræft, sandsynligvis på grund af en øget efterspørgsel efter glutamin. Desuden, flere typer retrovirus inficerer menneskelige celler ved først at forankre dette protein.

ASCT2 er en del af en større familie af lignende transportører. For at forstå, hvordan denne familie af aminosyretransportører fungerer, og at hjælpe med at designe lægemidler, der blokerer glutamintransport med ASCT2 eller dets rolle som en viral dockingstation, Forskere ved University of Groningen har løst proteinets 3D-struktur. De greb til teknikken med enkeltpartikel kryo-elektronmikroskopi, da det ikke lykkedes dem at dyrke krystaller fra proteinet, som er nødvendige for røntgendiffraktionsundersøgelser. Det humane gen for ASCT2 blev udtrykt i gærceller, og det humane protein blev oprenset til billeddannelse.

Strukturen blev bestemt ved en opløsning på 3,85 Å, som afslørede slående ny indsigt. ”Det var et udfordrende mål, da det er ret lille for cryo-EM, "siger adjunkt i strukturbiologi Cristina Paulino, der er leder af universitetets Cryo-EM-enhed. "Men den har også en flot symmetrisk trimerisk struktur, hvilket hjælper. "

Lift-struktur

Cryo-EM billederne afslører en velkendt type liftstruktur, hvor en del af proteinet bevæger sig op og ned gennem cellemembranen. I den øverste position, substrat kommer ind i liften, som derefter bevæger sig ned for at frigive substratet inde i cellen. Strukturen i ASCT2 afslørede løftet i den nederste position. "Til vores overraskelse, denne del af proteinet var længere nede, end vi nogensinde havde set før i lignende proteinstrukturer, "siger biokemiprofessor Dirk Slotboom." Og den blev roteret. Man havde troet, at underlaget kommer ind og forlader liften gennem forskellige åbninger, men vores resultater tyder på, at den godt kan bruge den samme åbning. "

Disse oplysninger kan hjælpe med at designe molekyler, der stopper glutamintransport af ASCT2, siger Albert Guskov, adjunkt i krystallografi. "Nogle test på mus med små molekyler, der blokerer transport, er blevet offentliggjort." Blokering af glutamintransport ville være en måde at dræbe kræftceller på. "Denne nye struktur giver mulighed for et mere rationelt design af transporthæmmere."

En anden overraskende observation er pigge, der stikker ud på ydersiden af ​​hver af de tre monomerer. "De er aldrig set før, "siger Slotboom." Dette er de steder, hvor retroviraer lægger til. "Dette er i overensstemmelse med mutagene undersøgelser udført af andre. Igen, kendskab til formen på pigge kan hjælpe med at designe molekyler, der blokerer vira fra at lægge til.

Proteinstrukturen blev løst på cirka fire måneder, hvilket er bemærkelsesværdigt hurtigt for cryo-EM. En tværfaglig gruppe af forskere arbejdede parallelt, hvilket fremskyndede processen. Desuden, Ph.d. studerende Alisa Garaeva, hvem er førsteforfatter til papiret, spillede en central rolle i at sikre, at projektet kørte effektivt.

Fremtidige undersøgelser vil blive udført for at fange ASCT2 i forskellige konfigurationer, for eksempel inde i et lipid -dobbeltlag frem for vaskemiddel -micellerne, der blev anvendt i denne undersøgelse, og med liften i forskellige positioner. Paulino, Slotboom og Guskov konkluderer, at undersøgelse af forskellige stater vil hjælpe dem med at forstå, hvordan dette protein fungerer.