I ricercatori del Columbia University Medical Center (CUMC) hanno ottenuto le prime istantanee dettagliate della struttura di un poro di membrana che consente alle cellule epiteliali di assorbire il calcio. I risultati potrebbero accelerare lo sviluppo di farmaci per correggere le anomalie nell'assorbimento del calcio, che sono stati collegati ai tumori del seno, endometrio, prostata, e colon.

Lo studio è stato pubblicato oggi nell'edizione online di Natura .

Sebbene la maggior parte del calcio del corpo sia immagazzinato come minerale nelle ossa, una quantità accuratamente controllata di questo elemento chimico viene trasportata nella cellula, nella sua forma ionica, dove svolge un ruolo fondamentale nel governo delle funzioni cellulari. Le cellule regolano l'assorbimento del calcio attraverso speciali pori, o canali, che si aprono e si chiudono secondo necessità. TRPV6 è un canale proteico che si trova nelle membrane delle cellule epiteliali, che rivestono le pareti dell'intestino, e contribuiscono all'assorbimento del calcio alimentare. Le aberrazioni nei canali TRPV6 possono contribuire allo sviluppo del cancro interrompendo il controllo della proliferazione cellulare e della morte cellulare.

I ricercatori hanno utilizzato la microscopia crioelettronica avanzata per l'immagine di TRPV6. La microscopia crioelettronica, una tecnica di imaging che combina migliaia di singole immagini di molecole congelate in rappresentazioni tridimensionali finemente dettagliate, è stata sperimentata da Joachim Frank, dottorato di ricerca, un biologo strutturale nel dipartimento di biochimica della CUMC, che è stato insignito del Premio Nobel per la Chimica in ottobre per questo lavoro.

Confrontando le strutture dei canali, sia nello stato aperto che chiuso, i ricercatori sono stati in grado di determinare che la porzione centrale del canale - quattro segmenti proteici elicoidali strettamente allineati - fa una sottile torsione, permettendo a TRPV6 di aprirsi.

"Abbiamo scoperto che il canale del calcio si apre in risposta ai cambiamenti nella porzione centrale di ciascuna elica centrale, inducendo i segmenti proteici a piegarsi e ruotare verso l'esterno per creare un'apertura abbastanza ampia da consentire il passaggio di uno ione calcio, " ha detto il capo dello studio Alexander I. Sobolevsky, dottorato di ricerca, professore associato di biochimica e biofisica molecolare alla CUMC. "Se uno potesse guardare dritto nel canale, sembrerebbe l'apertura dell'iride di un occhio."

Il canale può passare da uno stato aperto a uno chiuso in modo estremamente rapido, quanto necessario per rifornire la cellula di calcio.

"I nostri risultati ci aiuteranno a capire meglio come i cambiamenti nei canali TRPV6 contribuiscono a malattie umane come il cancro, e fornire un modello per la progettazione di farmaci che correggono queste anomalie, " ha detto il dottor Sobolevsky.

Lo studio è intitolato, "Apertura del canale del calcio epiteliale umano TRPV6".