Gli scienziati di Scripps Research hanno risolto la struttura di una proteina chiave che rileva quando le nostre cellule si gonfiano. Questa proteina, denominato SWELL1 (o LRRC8A), funziona come un "canale ionico" sulla membrana cellulare per alleviare la pressione all'interno delle cellule.

Il nuovo studio, pubblicato di recente sulla rivista eLife , mostra che SWELL1 è composto da sei subunità che si incontrano in cima, impacchettandosi insieme per formare un mantello simile a una medusa con sei viticci pendenti.

"Questa struttura fornisce un primo assaggio di come questo canale ionico rileva i cambiamenti di volume in una cellula, "dice Jennifer Kefauver, studente laureato presso Scripps Research, l'Istituto medico Howard Hughes, e primo autore del nuovo studio.

SWELL1 è stato scoperto nel 2014 nel laboratorio di Ardem Patapoutian, dottorato di ricerca, professore presso Scripps Research e ricercatore presso l'Howard Hughes Medical Institute. La scoperta ha aperto la porta a studi cruciali su come funziona la proteina.

Il prossimo passo importante è stato far luce sulla struttura molecolare di SWELL1. Gli scienziati miravano a comprendere le basi del modo in cui questo canale ionico rileva i cambiamenti di volume. Per fare questo, avevano bisogno di dare un'occhiata al macchinario molecolare del canale.

Kefauver ha guidato gli studi come studente congiunto tra i laboratori di Patapoutian e Andrew Ward, dottorato di ricerca, professore presso Scripps Research e leader in una tecnica di imaging ad alta risoluzione chiamata microscopia crioelettronica (cryo-EM). Kefauver ha utilizzato tecniche crio-EM per risolvere la struttura simile a una medusa di SWELL1 e dare una prima occhiata a come gli ioni possono viaggiare attraverso il poro centrale del canale. "Jennifer ha perseguito la struttura di SWELL1 con grande tenacia, senza lasciare nulla di intentato e superare innumerevoli ostacoli. È stato meraviglioso vedere i frutti del suo lavoro sfociare in una struttura così bella, " ha detto Ward.

Questo nuovo sguardo al canale ionico suggerisce che le parti interagenti dei viticci-siti che hanno una carica positiva o negativa rilevano un cambiamento nella forza ionica nella cellula (una diluizione del contenuto di sale della cellula mentre assorbe l'acqua). I residui carichi potrebbero inviare un segnale fino al poro del canale, dicendo al canale di rilasciare ioni cloruro dalla cellula e alleviare la pressione.

Kefauver spera che questa nuova visione della struttura possa alimentare la ricerca medica. SWELL1 ha un ruolo in almeno una malattia, una immunodeficienza chiamata agammaglobulinemia. "Avere la struttura è davvero importante per gli scienziati che cercano di capire come funziona questo canale e cosa potrebbero fare le mutazioni che causano malattie".

Prossimo, i ricercatori hanno esaminato più da vicino come le diverse parti della struttura SWELL1 influenzano la funzione del canale. Hanno scoperto che la mutazione della proteina in uno dei due siti impedisce alla struttura di controllare adeguatamente il traffico attraverso il canale ionico.

Il nuovo studio mostra fasci della sola subunità SWELL1 e gli scienziati sanno che SWELL1 deve essere presente per un canale funzionale. Ma fino a quattro altre subunità possono essere scambiate nella struttura in siti diversi. Kefauver dice che il prossimo passo è determinare come diverse combinazioni di subunità SWELL1 si uniscono per formare canali ionici con diverse attività.