I ricercatori hanno applicato la tecnologia del microscopio vincitrice del premio Nobel per scoprire una struttura del canale ionico che potrebbe portare a nuovi trattamenti per i calcoli renali. In un recente studio pubblicato su Biologia strutturale e molecolare della natura , i ricercatori hanno rivelato dettagli a livello atomico della proteina che funge da passaggio per il calcio attraverso le membrane delle cellule renali.

Circa l'80% dei calcoli renali è costituito da sali di calcio. Sono estremamente dolorosi da passare, e a seconda delle dimensioni e della posizione può richiedere un intervento chirurgico per la rimozione. I canali ionici che attraversano le membrane delle cellule renali aiutano a riassorbire il calcio dalle urine prima che possa formare calcoli renali. Il nuovo studio è il primo a mostrare i dettagli molecolari del canale essenziale del calcio renale, chiamato TRPV5, nella sua forma chiusa. Lo studio rivela anche come le molecole inibitorie si attaccano e chiudono il canale, lasciando il calcio bloccato nelle urine dove può formare calcoli renali.

"Ora che sappiamo come appare la proteina nel suo stato inibito, i farmaci possono essere prodotti con l'intenzione di modulare l'attività del TRPV5 e potenzialmente trattare direttamente i calcoli renali, " ha detto il primo autore Taylor Hughes, Dottoranda presso il Dipartimento di Farmacologia della Case Western Reserve University School of Medicine.

Nel nuovo studio, Hughes e colleghi hanno utilizzato una tecnica chiamata microscopia crioelettronica, che ha vinto il premio Nobel per la chimica nel 2017, per visualizzare il TRPV5 di coniglio attaccato alla sua molecola inibitrice, econazolo. La microscopia crioelettronica ha permesso ai ricercatori di ingrandire e vedere le strutture proteiche nei dettagli atomici. Dal nuovo punto di vista potrebbero identificare diverse regioni proteiche, compresa la porzione che attraversa le membrane delle cellule renali, e siti di attacco per molecole come econazolo.

"Quando si esegue la microscopia crioelettronica, spariamo elettroni alla nostra proteina congelata e questo ci permette di scattare foto di singole molecole proteiche. Con queste immagini e un software avanzato siamo in grado di creare modelli 3D di queste molecole. Questi modelli 3D hanno il potenziale per essere così precisi da poter effettivamente vedere gli atomi che compongono la proteina, "Ha spiegato Hughes.

I modelli 3D hanno aiutato i ricercatori a prevedere come si apre e si chiude TRPV5 per la prima volta. "Per capire come si muove una proteina abbiamo bisogno di più strutture da confrontare tra loro, "Ha detto Hughes. "Siamo stati in grado di trarre conclusioni sui meccanismi d'azione confrontando la nostra struttura legata all'inibitore con una struttura TRPV6 precedentemente pubblicata risolta senza un inibitore. TRPV5 e TRPV6 fanno parte della stessa sottofamiglia di proteine ​​e sono molto simili nella sequenza e nella struttura." La nuova ricerca si basa su esperimenti eseguiti da Tibor Rohacs, dottore, dottorato di ricerca, alla Rutgers New Jersey Medical School e calcoli di Marta Filizola, Dottorato di ricerca presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai.

I ricercatori hanno visto i complessi TRPV5-econazolo sotto il microscopio crioelettronico alto 12 piedi ospitato presso l'Electron Imaging Center for NanoMachines presso il California NanoSystems Institute presso l'Università della California a Los Angeles. Vera Moiseenkova-Bell, dottorato di ricerca, autore senior dello studio, ha accesso a questa struttura come membro del consorzio West/Midwest per la microscopia crioelettronica ad alta risoluzione supportato dal National Institutes of Health. Lo studio ha riunito anche altri ricercatori della Case Western Reserve University, Università della California, Los Angeles, Università di Rutger, Icahn School of Medicine al Monte Sinai, e Pfizer. Moiseenkova-Bell è una studiosa del Monte Sinai ed ex Professore Associato di Farmacologia presso la Case Western Reserve University School of Medicine.

"Questa pubblicazione è la prima volta che la struttura di TRPV5 è stata risolta. Ora, le strutture per quattro dei sei membri della sottofamiglia TRPV sono disponibili a risoluzione quasi atomica per ulteriori indagini scientifiche, "Ha detto Hughes. Secondo i ricercatori, studi futuri potrebbero includere terapie mirate per modulare i canali proteici nelle persone che soffrono di calcoli renali.