Снимки электронного микроскопа показывают, как клетки поглощают жизненно важный минерал

Исследователи из Медицинского центра Колумбийского университета (CUMC) впервые получили детальные снимки структуры мембранной поры, которая позволяет эпителиальным клеткам поглощать кальций. Эти результаты могут ускорить разработку лекарств для коррекции нарушений в усвоении кальция, связанных с раком молочной железы, эндометрия, простаты и толстой кишки.

Исследование опубликовано в онлайн-издании Nature.

Хотя большая часть кальция в организме хранится в виде минерала в костях, тщательно контролируемое количество этого химического элемента транспортируется в клетку в ионной форме, где он играет жизненно важную роль в регуляции клеточных функций. Клетки регулируют поглощение кальция через специальные поры, или каналы, которые открываются и закрываются по мере необходимости. TRPV6 — это белковый канал, расположенный в мембранах эпителиальных клеток, выстилающих стенки кишечника и участвующих в усвоении пищевого кальция. Нарушения в работе каналов TRPV6 могут способствовать развитию рака, нарушая контроль над пролиферацией и гибелью клеток.

Исследователи использовали передовую криоэлектронную микроскопию для визуализации TRPV6. Криоэлектронная микроскопия — метод визуализации, который объединяет тысячи отдельных изображений замороженных молекул в детальные трёхмерные модели, — была разработана Иоахимом Франком, PhD, структурным биологом из биохимического отделения CUMC, получившим в октябре Нобелевскую премию по химии за эту работу.

Сравнивая структуры канала в открытом и закрытом состояниях, исследователи смогли определить, что центральная часть канала — четыре плотно выровненных спиральных белковых сегмента — совершает лёгкое скручивание, позволяющее TRPV6 открыться.

«Мы обнаружили, что кальциевый канал открывается в ответ на изменения в средней части каждой центральной спирали, заставляя белковые сегменты изгибаться и вращаться наружу, создавая отверстие, достаточно широкое для прохождения иона кальция», — сказал руководитель исследования Александр И. Соболевский, PhD, доцент кафедры биохимии и молекулярной биофизики CUMC. — «Если бы можно было посмотреть прямо вдоль канала, это выглядело бы как открытие диафрагмы объектива».

Канал может чрезвычайно быстро переключаться между открытым и закрытым состояниями по мере необходимости для снабжения клетки кальцием.

«Наши результаты помогут лучше понять, как изменения в каналах TRPV6 способствуют развитию таких заболеваний человека, как рак, и предоставят шаблон для разработки лекарств, корректирующих эти нарушения», — сказал доктор Соболевский.

Исследование озаглавлено «Открытие человеческого эпителиального кальциевого канала TRPV6».