Il trasportatore umano della glutammina ASCT2 è sovraregolato in diverse forme di cancro. È anche la piattaforma di aggancio per un'ampia gamma di retrovirus patogeni. Un team di scienziati dell'Università di Groningen ha utilizzato la microscopia crioelettronica per chiarire la struttura della proteina, che possono generare lead per lo sviluppo di farmaci. I risultati sono stati pubblicati in Biologia strutturale e molecolare della natura il 5 giugno.

Nelle cellule umane, la proteina ASCT2 importa l'aminoacido glutammina e mantiene l'equilibrio degli amminoacidi in molti tessuti. La quantità di ASCT2 è aumentata in diversi tipi di cancro, probabilmente a causa di un aumento della domanda di glutammina. Per di più, diversi tipi di retrovirus infettano le cellule umane attraccandosi prima su questa proteina.

ASCT2 fa parte di una famiglia più ampia di trasportatori simili. Per capire come funziona questa famiglia di trasportatori di aminoacidi, e per aiutare a progettare farmaci che bloccano il trasporto di glutammina da parte di ASCT2 o il suo ruolo di docking station virale, Gli scienziati dell'Università di Groningen hanno risolto la struttura 3-D della proteina. Hanno fatto ricorso alla tecnica della microscopia crioelettronica a singola particella, poiché non sono riusciti a far crescere cristalli dalla proteina, necessari per gli studi di diffrazione dei raggi X. Il gene umano per ASCT2 è stato espresso nelle cellule di lievito, e la proteina umana è stata purificata per l'imaging.

La struttura è stata determinata con una risoluzione di 3,85 , che ha rivelato nuove intuizioni sorprendenti. "Era un obiettivo impegnativo, poiché è piuttosto piccolo per la crio-EM, " afferma l'Assistente Professore di Biologia Strutturale Cristina Paulino, che è a capo dell'unità Cryo-EM dell'Università. "Ma ha anche una bella struttura trimerica simmetrica, che aiuta."

Ascensore-struttura

Le immagini crio-EM rivelano un tipo familiare di struttura portante, in cui parte della proteina viaggia su e giù attraverso la membrana cellulare. Nella posizione superiore, il substrato entra nell'ascensore, che poi scende per rilasciare il substrato all'interno della cellula. La struttura di ASCT2 ha rivelato l'ascensore nella posizione inferiore. "Con nostra sorpresa, questa parte della proteina era più in basso di quanto non avessimo mai visto prima in strutture proteiche simili, " dice il professore di biochimica Dirk Slotboom. "Ed è stato ruotato. Si era pensato che il substrato entrasse ed esce dall'ascensore attraverso diverse aperture, ma i nostri risultati suggeriscono che potrebbe usare la stessa apertura".

Queste informazioni potrebbero aiutare a progettare molecole che bloccano il trasporto di glutammina da parte di ASCT2, dice Albert Guskov, professore assistente in cristallografia. "Sono stati pubblicati alcuni test sui topi con piccole molecole che bloccano il trasporto". Bloccare il trasporto di glutammina sarebbe un modo per uccidere le cellule cancerose. "Questa nuova struttura consente una progettazione più razionale degli inibitori del trasporto".

Un'altra osservazione a sorpresa sono le punte che sporgono all'esterno di ciascuno dei tre monomeri. "Non sono mai stati visti prima, " dice Slotboom. "Questi sono i luoghi in cui attraccano i retrovirus". Ciò è coerente con gli studi mutageni condotti da altri. Di nuovo, conoscere la forma delle punte potrebbe aiutare a progettare molecole che impediscano ai virus di attraccare.

La struttura proteica è stata risolta in circa quattro mesi, che è notevolmente veloce per cryo-EM. Un gruppo multidisciplinare di scienziati ha lavorato in parallelo, che ha accelerato il processo. Per di più, dottorato di ricerca studentessa Alisa Garaeva, chi è il primo autore dell'articolo, svolto un ruolo centrale nel garantire l'efficienza del progetto.

Saranno condotti studi futuri per catturare ASCT2 in diverse configurazioni, ad esempio all'interno di un doppio strato lipidico piuttosto che nelle micelle detergenti utilizzate nel presente studio, e con il sollevatore in diverse posizioni. Paolino, Slotboom e Guskov concludono che studiare diversi stati li aiuterà a capire come funziona questa proteina.