I ricercatori della Columbia University hanno studiato il funzionamento della proteina di membrana LRP2, presente nelle cellule
Tipicamente, LRP2 è in superficiemembrana cellulare, in attesa di un'opportunità per catturare una molecola di passaggio. Dopo che una proteina si lega a una molecola, la cellula assorbe la parte della sua superficie che contiene la proteina, formando una vescicola interna chiamata endosoma. LRP2 quindi rilascia la molecola all'interno della cellula e l'endosoma riporta la proteina in superficie.
Per capire come funziona questo "traghetto",I ricercatori hanno raccolto campioni della proteina LRP2 da 500 reni di topo. Hanno posto parte della proteina in una soluzione con un pH di 7,5, che corrisponde allo spazio extracellulare, e parte in una soluzione che imita gli endosomi, con un pH di 5,2. Usando un microscopio crioelettronico, hanno scattato foto delle proteine e poi le hanno collegate insieme su un computer, creando mappe tridimensionali della proteina sia in formazioni aperte che chiuse.
Il modello 3D mostra che la proteinasi trasforma da una struttura più aperta a un pH quasi neutro all'esterno della cellula a una forma raggruppata a un pH acido all'interno della cellula. Questi cambiamenti di forma consentono a LRP2 di catturare molecole dall'esterno della cellula e rilasciarle al suo interno. I ricercatori suggeriscono che gli atomi di calcio carichi mantengano la proteina aperta a pH extracellulare. Ma quando il pH scende a causa dell'afflusso di ioni idrogeno nell'endosoma, quest'ultimo sposta il calcio, provocando la contrazione della proteina.
Stato aperto e chiuso della proteina LRP2. Immagine: Andrew Beenken et al., Cell
Quando le proteine LRP2 non contengono mutazioni, riesconomantenere l’equilibrio molecolare, ad esempio, nel sangue e nel tessuto cerebrale, notano gli autori dello studio. Ma quando si verificano cambiamenti anche minimi nell'enorme anatomia molecolare dell'LRP, queste proteine contribuiscono allo sviluppo di malattie.
Il malfunzionamento delle proteine nei reni può causaremalattia renale cronica, sindrome di Donne-Barrow e una serie di condizioni nefrologiche fatali nei neonati. I disturbi nel cervello contribuiscono allo sviluppo della malattia di Alzheimer. Capire come funziona questo complesso meccanismo molecolare aiuterà nel trattamento di varie malattie, affermano gli scienziati.
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In copertina: due stati della proteina LRP2. Immagine: A. Fitzpatrick, A Beenken, L. Shapiro, Zuckerman Institute della Columbia