Nowe informacje na temat białka powiązanego z cukrzycą i nadciśnieniem
Przeżycie komórek zależy od ścisłej kontroli ilości zawartej w nich soli i wody oraz odczynu pH komórek. Wyspecjalizowane białka odpowiadają za wymianę protonów (jonów wodoru, H+) na jony sodu (Na+) lub litu (Li+) przez błony komórkowe, co jest niezbędne do zachowania wymaganej równowagi. Białka takie nazywa się wymiennikami sodowo-protonowymi (wymiennikami Na+/H+ lub wymiennikami NHE). Wymienniki NHE są obecne w każdej komórce, gdzie ściśle regulują objętość komórki, odczyn pH i poziom sodu, przenosząc Na+ do komórki i wymieniając go na H+. Naukowcy odkryli, że nieprawidłowe działanie tych białek może prowadzić do chorób, takich jak rak, cukrzyca, niewydolność serca i nadciśnienie. Interesującym wymiennikiem NHE jest NHA2 – białko występujące w błonie komórek nerkowych odpowiedzialnych za regulację ciśnienia krwi oraz komórek beta, które regulują poziom glukozy we krwi poprzez wytwarzanie, gromadzenie i uwalnianie insuliny. Transporter NHA2 uznano niedawno za długo poszukiwany wymiennik sodowo-protonowy powiązany z nadciśnieniem i cukrzycą u ludzi. Mimo że białko to jest niezwykle istotne, wiedza naukowców na temat jego budowy i działania była bardzo ograniczona. Badacze wspierani przez finansowany ze środków UE projekt EXCHANGE opisali strukturę białka NHA2 i sposób, w jaki dostosowuje się ono do stanu błony. Nowe informacje dotyczące tego istotnego mechanizmu biologicznego mogą zostać wykorzystane do opracowania nowych leków przeciw dwóm wspomnianym powyżej chorobom. Ustalenia naukowców opisano w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Nature Structural & Molecular Biology”. W swojej pracy badacze wykorzystali połączenie technik elektrofizjologicznych i biochemicznych, symulacji dynamiki molekularnej, natywnej spektrometrii mas oraz mikroskopii krioelektronowej. Jak napisano w artykule opublikowanym w witrynie szwedzkiego Uniwersytetu w Sztokholmie, który pełni rolę koordynatora projektu EXCHANGE, użycie takich metod doprowadziło do odkrycia struktury białka NHA2. Ponadto badaczom udało się opisać, w jaki sposób białko to reorganizuje się w obecności określonego lipidu w celu zwiększenia swojej aktywności.
Dodatkowa helisa
Białko NHA2 zbudowane jest z 14 segmentów transbłonowych, co odróżnia je od obserwowanych wcześniej ssaczych i powiązanych bakteryjnych wymienników NHE, które zawierają 13 takich segmentów. Autorzy badania wskazują, że „dodatkowa helisa na końcu N białka NHA2 stanowi unikalny obszar homodimerowy obejmujący dużą, znajdującą się po stronie wnętrza komórki przerwę między protomerami, która zamyka się w obecności lipidów fosfoinozytolowych”. Badacze sugerują, że dodatkowa, N-końcowa helisa pełni funkcję zależnego od lipidów przełącznika remodelującego, który reguluje aktywność białka NHA2. Jak wyjaśniono w artykule, „odkryto unikalny mechanizm adaptacji transportera do środowiska błony, który ma istotne skutki fizjologiczne”. Pracom finansowanym przez projekt EXCHANGE (Dynamic Complexes and Allosteric Regulation of Small Molecule Transporters) przewodził prof. David Drew z Uniwersytetu w Sztokholmie. Pięcioletni projekt ma się zakończyć w maju 2024 roku. Więcej informacji: projekt EXCHANGE
Słowa kluczowe
EXCHANGE, NHA2, sól, komórka, wodór, proton, sód, wymienniki sodowo-protonowe, wymiennik Na+/H+, NHE, białko, cukrzyca, nadciśnienie
