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Les chercheurs recensent la protéine neuve de transmembrane comme canal ionique de chlorure

Au corps humain la teneur en sel des cellules et de leur entourage est réglée par les systèmes de transport sophistiqués. Les glissières spéciales dans la membrane cellulaire permettent sélecteur à des ions de sel de circuler dans et hors des cellules. Une équipe de recherche aboutie par professeur Thomas Jentsch au FMP et à la MDC a maintenant recensé les composantes moléculaires d'un canal ionique précédemment inconnu.

Les membranes qui emballent des cellules et des organelles de cellules sont normalement imperméables pour les particules chargées telles que des ions de sel. Mais il y a des échappatoires : Les protéines de transmembrane peuvent former les glissières qui réussissent des ions. Dans la plupart des cas, de tels canaux ioniques s'ouvrent ou se ferment sur recevoir un signe particulier transmis, par exemple, la tension ou une molécule de signalisation. Les glissières sont souvent spécialisées pour permettre seulement les ions spécifiques - tels que le chlorure, le potassium, ou le sodium - au passage.

Une équipe aboutie par professeur Thomas Jentsch à partir du für Molekulare Pharmakologie de Leibniz-Forschungsinstitut (FMP) et du centre maximum de Delbrück pour le médicament moléculaire dans l'association de Helmholtz (MDC) a maintenant recensé une protéine neuve TMEM206 appelé de transmembrane comme canal ionique neuf de chlorure. Il est caractérisé par un seul mécanisme jusqu'ici d'activation : Quand le niveau de pH diminue dans l'environnement de cellules, la glissière ouvre et permet au chlorure, selon le type de cellules, de sortir ou dans la cellule. Ce type de canaux ioniques peut jouer un rôle dans le développement des crises cardiaques, rappes, et des tumeurs, pour ces maladies sont accompagnées d'une acidification dans le tissu affecté.

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Le point de départ pour la recherche actuelle était un canal ionique ASOR appelé (glissière extérieurement de rectification Acide-Sensible d'anion). Il y a plus de dix ans, les études électrophysiologiques avaient trouvé et les courants pH-réglés caractérisés de chlorure en cellules des vertébrés variés. « Mais la structure de la glissière fondamentale était demeurée inconnue. À l'époque, la technologie pas avait été avancée assez pour exécuter un écran de la taille du génome pour le recenser. Nous avons maintenant découvert le gène codant la protéine qui forme la glissière d'ASOR, » explique professeur Thomas Jentsch, chef de l'organisme de recherche sur la physiologie et la pathologie du transport d'ion à la MDC et au FMP.

Cela a pris environ quatre ans pour achever l'étude. Beaucoup de méthodes ont dû être adaptées ou developpées récemment. Par exemple, l'équipe a conçu une analyse optique spéciale de dépistage pour le fonctionnement de la glissière d'ASOR qui est compatible avec des méthodes de haut-débit.

Afin de rechercher des séquences d'ADN concernant la glissière d'ASOR, les chercheurs ont exécuté un écran de siRNA. Ceci concerne utilisant des petits morceaux d'ARN (petit ARN de intervention, ou de siRNA) pour arrêter systématiquement des gènes un les cellules cultivées et puis en analysant les effets fonctionnels.

Ils ont également utilisé la technologie CRISPR-Cas9 et les mutations changeant des propriétés de glissière pour confirmer que le gène recensé ainsi en fait codait pour la glissière. « Pour nous, il était extrêmement utile que l'élément d'examen critique au FMP, qui a une installation se spécialiser dans ces méthodes de haut-débit, ait été notre voisin direct, » dit Jentsch. « Il y a de nombreux robots là qui introduisent à la pipette les échantillons, et ils sont équipés des systèmes robotisés de culture cellulaire. » La bibliothèque du siRNA de l'élément d'examen critique contient des siRNAs pour chacun des 20.000 gènes humains, qui doivent être évalués séparé. Pour être du côté sûr, trois passages ont été exécutés de sorte qu'à la fin un total de 60.000 différents résultats aient dû s'analyser bioinformatically.

L'identification de TMEM206 est seulement le début

« L'identification de TMEM206 en tant que composante centrale de la glissière d'ASOR est une découverte importante. Ceci ouvre la trappe pour découvrir finalement les rôles physiologiques actuel inconnus de la glissière, » récapitule Jentsch. Les ions de chlorure sont parmi les électrolytes les plus importants et les plus répandus dans le fuselage. Leur concentration peut varier considérablement entre l'espace extracellulaire, le cytoplasme, et les organelles intracellulaires variées. La membrane cellulaire forme un barrage pour négativement - le chlorure chargé, mais les protéines spéciales de membrane lui permettent de croiser ce barrage. Les ions de chlorure déménagent le long des gradients de concentration par des glissières ou, en s'accouplant à d'autres ions, peuvent être activement pompés en travers de la membrane par des protéines de tambour de chalut. Les glissières de chlorure effectuent des rôles biologiques très divers.

Les protéines fondamentales sont également moléculairement très diverses. Elles sont réglées dans une foule de voies de régler le transport du chlorure selon le besoin de la cellule et de l'organisme.
Il y a de preuve irréfutable que la glissière d'ASOR joue un rôle dans la mort cellulaire acide-induite. La glissière permet la canalisation des ions de chlorure seulement quand le milieu extracellulaire est très acide. Quoique la glissière soit trouvée en chaque cellule mammifère, ceci se produit seulement dans quelques types spécialisés de cellules ou dans des conditions pathologiques telles que la rappe ou la crise cardiaque ou dans des tumeurs. Cependant, le fait qu'ASOR joue un rôle nuisible dans la maladie n'explique pas pourquoi on le trouve en toutes les cellules mammifères.

Il restent beaucoup de questions sans réponse, dit Jentsch. Quelle est la signification de la pH-dépendance intense de la glissière ? Pourquoi tout les cellules ont-elles apparemment cette glissière d'ASOR ? Et où exact la glissière est-elle plac à l'intérieur des cellules ? Est-elle également présente dans des organelles acides, telles que des lysosomes et des endosomes ? Afin d'élucider davantage la structure et les fonctionnements physiologiques d'ASOR, l'organisme de recherche a développé des anticorps contre TMEM206 et produit des souris chez lesquelles le gène pour la glissière est détruit. Ils veulent découvrir en quelle cellule la protéine de glissière est exprimé et où exact elle est localisée dans les cellules. À l'avenir, ils espèrent également expliquer le fonctionnement physiologique à l'aide de leurs modèles de souris.

Source:
Journal reference:

Ullrich, F. et al. (2019) Identification of TMEM206 proteins as pore of PAORAC/ASOR acid-sensitive chloride channels. eLIFE. doi.org/10.7554/eLife.49187.