I ricercatori di Colombia catturano le nuove immagini dettagliate di una molecola dipercezione

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I ricercatori di Columbia University hanno catturato le nuove immagini dettagliate di una molecola dipercezione nei sui stati aperti, intermedi e chiusi. I risultati ci aiuteranno a capire i meccanismi del piccante, a riscaldare, raffreddarsi e della sensazione fredda ed ad accelerare lo sviluppo delle droghe per varietà di termini, compreso la malattia della pelle, il prurito ed il dolore infiammatori.

I risultati sono stati pubblicati online nella biologia strutturale e molecolare della natura.

I ricercatori hanno saputo per più di un secolo che la percezione di dolore e della temperatura è gestita dai neuroni sensoriali specializzati. Verso la fine degli anni 90, gli scienziati hanno scoperto una superfamiglia delle molecole, chiamata il ricevitore transitorio canali (TRP) potenziali, dentro questi neuroni. Dei 28 canali conosciuti di TRP, 11 sono altamente sensibili ai cambiamenti nella temperatura. Questi “thermoTRPs„ si aprono e che si chiudono in risposta alle fluttuazioni della temperatura, permettendo che gli ioni passino da parte a parte e trasmettano i segnali al sistema nervoso centrale.

ThermoTRPs funge da termometri biologici, permettendo che gli organismi percepiscano le temperature nell'intero intervallo fisiologico, dal freddo nocivo al calore nocivo. Come questi canali percepiscono la temperatura e poi successivamente subisca i cambiamenti al livello molecolare è rimanere un puzzle.„

Alexander I. Sobolevsky, PhD, guida di studio e professore associato di biochimica e di biofisica molecolare all'istituto universitario di Vagelos di Columbia University dei medici e dei chirurghi

Un'innovazione importante nel campo è venuto nel 2013 quando una tecnica chiamata microscopia dell'cryo-elettrone (cryo-EM) in primo luogo è stata usata ai rappresentanti di immagine della famiglia del canale di TRP. Da allora, quasi ogni tipo di canale di TRP è stato imaged con questa tecnica. Ma gli scienziati non potevano catturare le immagini cryo-EM dei canali del thermoTRP alle temperature differenti; specialmente temperature elevate, dove i canali sensibili al calore sono attivati.

Nel nuovo studio, il laboratorio di Sobolevsky ha identificato una mutazione in uno di questi canali, TRPV3, che aumenta la sua sensibilità alla temperatura. Sfruttando questa mutazione, il suo gruppo poteva fissare il canale nelle posizioni aperte, sensibilizzate e chiuse; un punto essenziale nella comprensione della struttura di una proteina facendo uso di rappresentazione cryo-EM. Le immagini risultanti hanno rivelato i mutamenti strutturali che accadono in TRPV3 è attivata una volta che dal calore.

“Questi mutamenti strutturali sembrano provenire dalla parte diconduzione della membrana di TRPV3 che percepisce la temperatura con la sua interazione con i lipidi circostanti della membrana,„ dice Appu K. Singh, PhD, un ricercatore del socio in biochimica e biofisica molecolare alla Columbia University e primo autore del documento. “Più ulteriormente gli studi sono necessari identificare più precisamente il sensore di temperatura di questi canali.„

TRPV3 pricipalmente è espresso in cellule epiteliali. Il canale svolge un ruolo in varie funzioni fisiologiche, compreso la sensazione della temperatura, nociception (la risposta del sistema nervoso a determinati stimoli nocivi o potenzialmente nocivi), il prurito, mantenimento della barriera di interfaccia, ferisce la guarigione e la crescita dei capelli. TRPV3 egualmente è associato con le numerose malattie della pelle umane, quali dermatite atopica, la psoriasi e l'acne rosacea. Gli studi indicano che i mouse che mancano di TRPV3 non possono percepire le temperature più calde.

“Le nostre strutture non solo possono servire da trampolino per gli studi sui principi biofisici di attivazione della temperatura del canale ionico, ma anche come modelli per la progettazione delle droghe per varie circostanze che pregiudicano l'interfaccia,„ dice Sobolevsky.

In uno studio separato pubblicato nelle comunicazioni della natura, il gruppo di Sobolevsky ha usato il cryo-EM per determinare la struttura di crTRP1, un thermoTRP trovato in Chlamydomonasreinhardtii, un tipo di alghe. Ciò è la prima volta la struttura di un thermoTRP è stata descritta in un microorganismo.

Attivazione del canale TRPV3