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I ricercatori identificano la nuova proteina del transmembrane come canale ionico del cloruro

Nel corpo umano il contenuto salino delle celle e del loro circondare è regolamentato dai sistemi di trasporto specializzati. I canali speciali nella membrana cellulare permettono selettivamente gli ioni del sale di scorrere dentro e fuori delle celle. Un gruppo di ricerca piombo dal professor Thomas Jentsch al FMP ed al MDC ora ha identificato le componenti molecolari di un canale ionico precedentemente sconosciuto.

Le membrane che imballano le celle e gli organelli delle cellule sono normalmente impermeabili per le particelle fatte pagare quali gli ioni del sale. Ma ci sono scappatoie: Le proteine del Transmembrane possono formare i canali che passano gli ioni. Nella maggior parte dei casi, tali canali ionici si aprono o si chiudono sulla ricezione un segnale particolare trasmesso, per esempio, la tensione o della molecola di segnalazione. I canali sono specializzati spesso per permettere soltanto gli ioni specifici - quali il cloruro, il potassio, o il sodio - al passaggio.

Un gruppo piombo dal professor Thomas Jentsch dal für Molekulare Pharmakologie di Leibniz-Forschungsinstitut (FMP) e dal centro massimo di Delbrück per medicina molecolare nell'associazione di Helmholtz (MDC) ora ha identificato una nuova proteina del transmembrane chiamata TMEM206 come nuovo canale ionico del cloruro. È caratterizzato da un meccanismo unico finora di attivazione: Quando il livello di pH diminuisce nell'ambiente delle cellule, il canale apre e che permette che il cloruro, secondo il tipo delle cellule, esca o nella cella. Questo tipo di canali ionici può svolgere un ruolo nello sviluppo degli attacchi di cuore, colpi ed i tumori, per queste malattie sono accompagnati da un'acidificazione nel tessuto commovente.

Cercando il ago di stampa nel mucchio di fieno

Il punto di partenza per la ricerca corrente era un canale ionico chiamato ASOR (a canale esteriormente di rettifica Acido Sensibile dell'anione). Più di dieci anni fa, gli studi elettrofisiologici avevano individuato e correnti pH-regolamentate caratterizzate del cloruro in celle di vari vertebrati. “Ma la struttura del canale di fondo era rimanere sconosciuta. Allora, la tecnologia non era stata avanzata abbastanza per eseguire uno schermo genoma di ampiezza per identificarlo. Ora abbiamo scoperto il gene che codifica la proteina che forma il canale di ASOR,„ spieghiamo il professor Thomas Jentsch, testa del gruppo di ricerca sulla fisiologia e sulla patologia del trasporto di ione al MDC e al FMP.

Ha richiesto circa quattro anni per terminare lo studio. Molti metodi hanno dovuto essere adattati o di recente sviluppato. Per esempio, il gruppo ha inventato un'analisi ottica speciale di rilevazione per la funzione del canale di ASOR che è compatibile con i metodi di alto-capacità di lavorazione.

Per cercare le sequenze del DNA relative al canale di ASOR, i ricercatori hanno eseguito uno schermo del siRNA. Ciò comprende usando i piccoli pezzi di RNA (piccolo RNA d'interferenza, o di siRNA) per interrompere sistematicamente i geni uno per uno in celle coltivate e poi analizzare le conseguenze funzionali.

Egualmente hanno impiegato la tecnologia CRISPR-Cas9 e le mutazioni che cambiano i beni del canale per confermare che il gene così identificato in effetti stava codificando per il canale. “Per noi, era estremamente utile che l'unità della selezione al FMP, che ha una funzione specializzarsi in questi metodi di alto-capacità di lavorazione, era il nostro vicino diretto,„ dice Jentsch. “Ci sono numerosi robot là che pipettano i campioni e sono forniti dei sistemi automatizzati della coltura cellulare.„ La libreria del siRNA dell'unità della selezione contiene i siRNAs per tutti e 20.000 i geni umani, di cui ciascuno devono essere valutati esclusivamente. Per essere dal lato sicuro, tre esecuzioni sono state eseguite in modo che alla fine complessivamente 60.000 diversi risultati dovessero essere analizzati bioinformatically.

L'identificazione di TMEM206 è soltanto l'inizio

“L'identificazione di TMEM206 come componente centrale del canale di ASOR è un'innovazione importante. Ciò apre la porta definitivo per scoprire i ruoli fisiologici corrente sconosciuti del canale,„ riassume Jentsch. Gli ioni del cloruro sono fra gli elettroliti più importanti e più prevalenti nell'organismo. La loro concentrazione può variare sostanzialmente fra lo spazio extracellulare, il citoplasma ed i vari organelli intracellulari. La membrana cellulare forma negativamente una barriera per - il cloruro fatto pagare, ma le proteine speciali della membrana gli permette di attraversare questa barriera. Gli ioni del cloruro si muovono lungo i gradienti di concentrazione attraverso i canali o, coppia verso altri ioni, possono attivamente essere pompati attraverso la membrana dalle proteine del trasportatore. I canali del cloruro espletano le funzioni biologiche molto diverse.

Le proteine di fondo sono molecolare egualmente molto diverse. Sono regolamentate in una miriade di modi regolamentare il trasporto del cloruro secondo il bisogno della cella e dell'organismo.
C'è prova ben fondata che il canale di ASOR svolge un ruolo dalla nella morte indotta da acido delle cellule. Il canale permette il passaggio degli ioni del cloruro soltanto quando l'ambiente extracellulare è molto acido. Anche se il canale è trovato in ogni cellula di mammiferi, questo si presenta soltanto in alcuni tipi specializzati delle cellule o nei termini patologici quali il colpo o l'attacco di cuore o all'interno dei tumori. Tuttavia, il fatto che ASOR svolge un ruolo nocivo nella malattia non spiega perché è trovato in tutte le cellule di mammiferi.

Ci sono ancora molte domande senza risposta, dicono Jentsch. Che cosa è il significato di forte pH-dipendenza del canale? Perché tutte le celle hanno apparentemente questo canale di ASOR? Ed il canale è posizionato dove esattamente dentro le celle? È egualmente presente in organelli acidi, quali i lisosomi e i endosomes? Per ulteriormente delucidare la struttura e le funzioni fisiologiche di ASOR, il gruppo di ricerca ha sviluppato gli anticorpi contro TMEM206 e sta generando i mouse in cui il gene per il canale si distrugge. Vogliono scoprire in quale cella la proteina del canale è espressa e dove è localizzata esattamente all'interno delle celle. In futuro, egualmente sperano di chiarire la funzione fisiologica usando i loro modelli del mouse.

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.