Il trasporto di aminoacidi e altre molecole attraverso la membrana cellulare svolge un ruolo cruciale nel metabolismo cellulare e, perciò, nella salute umana. La ricerca attuale suggerisce che il cancro, fibrosi cistica, le aminoacidurie e le malattie neurodegenerative possono derivare da o essere influenzate da un trasporto di aminoacidi mancante o difettoso alla membrana cellulare. Ora, ricercatori del gruppo Ballester di ICIQ e del gruppo Palacín di IRBBarcelona hanno pubblicato un documento in chimica mostrando come un vettore sintetico calix[4]pirrolo cavitando può trasportare amminoacidi attraverso i liposomi e le membrane cellulari avvicinando ulteriormente le terapie future.

Grazie al progetto BIST Ignite Calix[4]trans, gli scienziati hanno valutato le proprietà di un cavitando calix[4]pirrolo (una molecola a forma di contenitore) nel trasporto dell'amminoacido prolina attraverso le membrane cellulari e liposomiali.

"Il progetto BIST Ignite ci ha permesso di combinare la ricerca fondamentale svolta nel nostro laboratorio focalizzata sulla produzione di molecole e studiarne le interazioni con la ricerca più applicata svolta nel gruppo di Palacin nell'area dei trasportatori di aminoacidi e delle malattie. A mio avviso, la ricerca applicata deve andare di pari passo con la ricerca di base per una migliore comprensione e avanzamento della scienza. In questo caso l'applicazione di un vettore sintetico come strumento terapeutico per malattie dipendenti dalla prolina come alcuni tumori e iperprolinemie ereditarie" spiega Gemma Aragay, coordinatore scientifico del gruppo Ballester di ICIQ.

Gli scienziati hanno realizzato liposomi con il cavitando incorporato nelle loro membrane. Hanno osservato un aumento di 30 volte dell'attività di trasporto della L-Prolina rispetto alla diffusione passiva dell'amminoacido all'interno dei liposomi "regolari", nonché la selettività del cavitando per la L-Prolina rispetto ad altri amminoacidi.

"L-Proline è un ospite adatto per il Calix[4]pyrrole cavitand a causa della complementarietà tra le dimensioni della cavità, forma e gruppi funzionali con quelli dell'amminoacido, " spiega Aragai.

Per studiare l'impatto del cavitando sul trasporto di prolina nelle cellule viventi, gli scienziati hanno incubato vescicole sintetiche infuse con Calix[4]pirrolo in cellule coltivate con HeLa per incorporare il cavitando nelle loro membrane. I risultati ottenuti nelle cellule rivelano che la presenza del cavitand aumenta la diffusione della prolina ad alte concentrazioni di aminoacidi extracellulari, sebbene rappresenti un moderato aumento rispetto al trasporto già effettuato dalle proteine ​​delle cellule.

Per quanto promettenti siano i risultati, "dobbiamo studiare ulteriormente la struttura molecolare del complesso cavitando-aminoacido per aumentare l'attività di trasporto se vogliamo applicare Calix[4]pirroli come strumenti terapeutici, "conclude Pau Ballester, Capogruppo ICIQ e docente ICREA.

"Con questo lavoro, speriamo di guidare lo sviluppo di vettori artificiali per trattare efficacemente le malattie del metabolismo degli aminoacidi, " spiega Manuel Palacín, capo dell'Amino Acid Transporters and Disease Lab presso IRBBarcelona, capogruppo al CIBER delle Malattie Rare, e professore all'Università di Barcellona.