Per decenni, si presumeva che i canali proteici e le pompe proteiche svolgessero funzioni completamente diverse e operassero indipendentemente l'uno dall'altro. I ricercatori dell'Università Goethe di Francoforte e dell'Università di Groningen hanno ora chiarito il percorso di trasporto di un complesso proteico che combina entrambi i meccanismi:prima riceve potassio dal canale e poi lo trasferisce alla pompa, da dove viene trasportato alla cellula.

Una famiglia equilibrata di potassio è fondamentale per la sopravvivenza sia delle persone che dei batteri. Poiché i batteri sono esposti a fluttuazioni molto maggiori delle condizioni ambientali, l'assunzione controllata di potassio rappresenta spesso una sfida particolare. Poiché la membrana cellulare è impenetrabile per gli ioni potassio, deve essere traslocato attraverso specifiche proteine ​​di trasporto di membrana.

Da una parte, canali del potassio consentono il rapido, ma afflusso passivo di ioni potassio. Questo cessa non appena viene raggiunto un equilibrio elettrochimico tra la cella e il suo ambiente. Per raggiungere concentrazioni intracellulari oltre questo, il potassio viene trasportato attivamente nella cellula attraverso le pompe di potassio, con energia consumata sotto forma di ATP.

Poiché entrambe le famiglie di proteine, canali e pompe, svolgono funzioni molto diverse, sono sempre stati descritti come separati l'uno dall'altro. Questo, però, è contraddetta dall'osservazione che KdpFABC, un altamente affine, sistema attivo di assorbimento del potassio da parte dei batteri, non rappresenta una semplice pompa, ma è costituito da un totale di quattro proteine ​​diverse. Uno di questi è derivato da una tipica pompa, mentre un altro assomiglia a un canale del potassio.

Inga Hanelt, Professore assistente di biochimica presso la Goethe University, e la sua collega Cristina Paulino dell'Università di Groningen, Paesi Bassi, ha quindi deciso di dare un'occhiata più da vicino alla proteina di membrana KdpFABC attraverso il microscopio - o, più specificamente, il microscopio crioelettronico. Sono rimasti sorpresi dal risultato:"Tutte le ipotesi precedenti erano sbagliate, " afferma Inga Hänelt. "Anche se avevamo tutti i dati davanti a noi, ci è voluto un po' di tempo per capire il percorso che il potassio segue attraverso il complesso nella cellula".

Primo, una proteina simile a un canale lega il potassio e lo trasporta attraverso il primo tunnel alla pompa. Una volta arrivato, il primo, il tunnel rivolto verso l'esterno si chiude, mentre un secondo, si apre il tunnel rivolto verso l'interno. Questo tunnel si estende anche tra entrambe le proteine ​​e termina all'interno della cellula. "Il complesso combina essenzialmente le migliori qualità di entrambe le famiglie di proteine, " spiega Charlotte Stock, dottorando nel gruppo di ricerca di Inge Hänelt. "La proteina simile al canale lega il potassio, in un primo momento molto specifico e con alta affinità, mentre la pompa consente un trasporto attivo che può arricchire di 10 il potassio nella cellula, 000 volte."

I dati, recentemente pubblicato in Comunicazioni sulla natura , ha impressionato gli scienziati con quanto diversificato possa essere il trasporto attraverso le membrane. "Abbiamo appreso che quando si studiano varie proteine ​​di trasporto di membrana, non dovremmo fare affidamento su meccanismi apparentemente incontrovertibili, ma bisogna essere pronti per le sorprese, " riassume Inga Hänelt.