Gli scienziati del The Scripps Research Institute (TSRI) hanno risolto il mistero della struttura di Piezo1, un membro di una famiglia di proteine ​​che convertono stimoli fisici come il tatto o il flusso sanguigno in segnali chimici. Le scoperte, pubblicato oggi sulla rivista Natura , indicare la strada per colpire le malattie in cui Piezo1 è mutato, come la stomatocitosi ereditaria disidratata e il linfedema congenito.

"Questa struttura fornisce una comprensione fondamentale di come le proteine ​​percepiscono la forza meccanica, e farà luce sulle regioni all'interno di Piezo1 che possono essere mirate utilizzando piccole molecole o anticorpi, "dice Ardem Patapoutian, dottorato di ricerca, un professore TSRI e investigatore dell'Howard Hughes Medical Institute, che ha co-diretto il nuovo studio con il professor TSRI Andrew Ward, dottorato di ricerca.

Piezo1, e la proteina Piezo2 strettamente correlata, sono stati scoperti nel laboratorio di Patapoutian nel 2010. I piezoelettrici sono conosciuti come un canale ionico:lasciano passare gli ioni attraverso un poro in risposta a uno stimolo meccanico (noto anche come tocco). Queste proteine ​​sono state trovate in diversi tipi di cellule e hanno già dimostrato di essere attori chiave nella neurobiologia sensoriale e nella fisiologia vascolare.

Fino ad ora, però, i ricercatori non sapevano come Piezo1 guardasse a livello strutturale, cioè., come le sue parti si uniscono.

Il nuovo studio, eseguita con una tecnica di imaging ad alta risoluzione chiamata crio-microscopia elettronica (cryoEM), mostra che Piezo1 è costituito da tre "lame" curve che circondano un poro centrale. I ricercatori ritengono che queste lame si muovano in risposta alla forza meccanica, che apre e chiude il poro per far passare gli ioni per inviare il segnale per comunicare il tocco.

Una struttura a trave funge da spina dorsale per ciascuna lama. Un "dominio di ancoraggio" circonda il poro dove le lame si incontrano al centro.

"È una bella struttura, " dice Patapoutian. "Le caratteristiche identificate in questo studio ci danno indizi allettanti su come questo canale ionico percepirebbe e risponderebbe alla tensione di membrana".

Ward afferma che la struttura Piezo1 è unica perché sembra essere una proteina "tutto-in-uno", il che significa che non ha bisogno di connettersi con altre proteine ​​o strutture cellulari per svolgere il proprio lavoro trasmettendo un segnale.

Il prossimo passo in questa ricerca è esaminare l'architettura complessiva di Piezo1 e determinare come funziona ogni pezzo. Gli scienziati sperano di osservare questa proteina in diverse conformazioni oltre alla conformazione chiusa vista nell'attuale studio.

"Questo ci offre una buona opportunità per indagare su come la sensazione di forza, o trasduzione, funziona davvero, "dice Kei Saotome, dottorato di ricerca, Socio di ricerca TSRI e primo autore del nuovo studio.