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Os pesquisadores identificam a proteína nova da transmembrana como o canal do íon do cloreto

No corpo humano o índice de sal das pilhas e do seu cerco é regulado por sistemas de transporte sofisticados. Os canais especiais na membrana de pilha permitem selectivamente íons de sal fluir dentro e fora das pilhas. Uma equipa de investigação conduzida pelo professor Thomas Jentsch no FMP e no CDM tem identificado agora os componentes moleculars de um canal previamente desconhecido do íon.

As membranas que encerram pilhas e organelles da pilha são normalmente impermeáveis para partículas cobradas tais como íons de sal. Mas há fendas: As proteínas da transmembrana podem formar os canais que passam íons. Na maioria dos casos, tais canais do íon abrem ou fecham-se em receber um sinal particular transmitido, por exemplo, a tensão ou uma molécula da sinalização. Os canais são especializados frequentemente para permitir somente íons específicos - tais como o cloreto, o potássio, ou o sódio - à passagem.

Uma equipe conduzida pelo professor Thomas Jentsch do für Molekulare Pharmakologie de Leibniz-Forschungsinstitut (FMP) e do centro máximo de Delbrück para a medicina molecular na associação de Helmholtz (CDM) tem identificado agora uma proteína nova da transmembrana chamada TMEM206 como um canal novo do íon do cloreto. É caracterizado por um mecanismo original até agora da activação: Quando o nível do pH diminui no ambiente da pilha, o canal abre e permite que o cloreto, segundo o tipo da pilha, flua para fora ou na pilha. Este tipo de canais do íon pode jogar um papel na revelação de cardíaco de ataque, cursos, e os tumores, para estas doenças são acompanhados de uma acidificação no tecido afetado.

Pesquisa pela agulha no monte de feno

O ponto de partida para a pesquisa actual era um canal do íon chamado ASOR (canal externa de rectificação Ácido-Sensível do aníon). Mais de dez anos há, os estudos electrofisiológicos tinham detectado e correntes pH-reguladas caracterizadas do cloreto nas pilhas de vários animais vertebrados. “Mas a estrutura do canal subjacente tinha permanecido desconhecida. Então, a tecnologia não tinha sido avançada bastante para executar uma tela genoma-larga para identificá-la. Nós temos descoberto agora o gene que codifica a proteína que forma o canal de ASOR,” explicamos o professor Thomas Jentsch, cabeça do grupo de investigação na fisiologia e na patologia do transporte de íon no CDM e no FMP.

Tomou aproximadamente quatro anos para terminar o estudo. Muitos métodos tiveram que ser adaptados ou recentemente desenvolvidos. Por exemplo, a equipe planejou um ensaio óptico especial da detecção para a função do canal de ASOR que é compatível com métodos da alto-produção.

A fim procurarar pelas seqüências do ADN relevantes ao canal de ASOR, os pesquisadores executaram uma tela do siRNA. Isto envolve usar partes pequenas de RNA (RNA de interferência pequeno, ou de siRNA) para fechar sistematicamente um por um genes em pilhas cultivadas e então analisar as conseqüências funcionais.

Igualmente empregaram a tecnologia CRISPR-Cas9 e as mutações que mudam propriedades do canal para confirmar que o gene assim identificado de facto estava codificando para o canal. “Para nós, era extremamente útil que a unidade da selecção no FMP, que tem uma facilidade se especializar nestes métodos da alto-produção, era nosso vizinho directo,” diz Jentsch. “Há os robôs numerosos lá que introduzem com pipeta as amostras, e são equipados com os sistemas automatizados da cultura celular.” A biblioteca do siRNA da unidade da selecção contem siRNAs para todos os 20.000 genes humanos, cada qual devem ser avaliados separada. Para estar no lado seguro, três corridas foram executadas de modo que na extremidade um um total de 60.000 resultados individuais tivesse que ser analisado bioinformatically.

A identificação de TMEM206 é somente o começo

“A identificação de TMEM206 como o componente central do canal de ASOR é uma descoberta principal. Isto abre a porta para descobrir finalmente os papéis fisiológicos actualmente desconhecidos do canal,” resume Jentsch. Os íons do cloreto estão entre os eletrólitos os mais importantes e os mais predominantes no corpo. Sua concentração pode variar substancialmente entre o espaço extracelular, o citoplasma, e os vários organelles intracelulares. A membrana de pilha forma uma barreira para negativamente - o cloreto cobrado, mas as proteínas especiais da membrana permite-o de cruzar esta barreira. Os íons do cloreto movem-se ao longo dos inclinações de concentração através dos canais ou, acoplando para outros íons, podem-se activamente ser bombeados através da membrana por proteínas do transportador. Os canais do cloreto realizam funções biológicas muito diversas.

As proteínas subjacentes são igualmente molecular muito diversas. São regulados em um anfitrião das maneiras de regular o transporte do cloreto de acordo com a necessidade da pilha e do organismo.
Há um forte evidência que o canal de ASOR joga um papel na morte celular ácido-induzida. O canal permite a passagem de íons do cloreto somente quando o ambiente extracelular é muito ácido. Mesmo que o canal seja encontrado em cada pilha mamífera, este ocorre somente em alguns tipos especializados da pilha ou sob condições patológicas tais como o cardíaco do curso ou do ataque ou dentro dos tumores. Contudo, o facto de que ASOR joga um papel prejudicial na doença não explica porque se encontra em todas as pilhas mamíferas.

Há ainda muitas perguntas não respondidas, diz Jentsch. Que é o significado da pH-dependência forte do canal? Por que todas as pilhas têm aparentemente este canal de ASOR? E o canal é posicionado onde exactamente dentro das pilhas? Está igualmente actual nos organelles ácidos, tais como lisosomas e endosomes? A fim explicar mais a estrutura e as funções fisiológicos de ASOR, o grupo de investigação desenvolveu anticorpos contra TMEM206 e está gerando os ratos em que o gene para o canal é destruído. Querem encontrar em que pilha a proteína do canal é expressada e onde é localizada exactamente dentro das pilhas. No futuro, igualmente esperam esclarecer a função fisiológico usando seus modelos do rato.

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.