Científics de l'IRB Barcelona completen la seqüència d’estructures en 3D adoptades per algunes proteïnes necessàries per a l'intercanvi de substàncies entre l'interior i l’exterior de les cèl·lules. Aquesta troballa aporta una visió global del conjunt dels canvis estructurals que succeeixen en aquestes proteïnes rellevants en processos cel·lulars bàsics com la síntesi de proteïnes, la regulació del metabolisme i del volum cel·lular o la transmissió nerviosa.

L'intercanvi de substàncies entre l'interior i l’exterior de les cèl·lules es realitza a través d’unes proteïnes transportadores inserides en les membranes cel·lulars, que actuen com si fossin comportes selectives deixant passar substàncies depenent de les necessitats de les cèl·lules. En humans, són importants els transportadors del tipus LAT i CAT, que permeten el pas d’aminoàcids i participen en processos d’absorció intestinal i reabsorció renal, síntesi de proteïnes, manteniment de substàncies antioxidants o en la infecció pel virus associat al sarcoma de Kaposi. Segons Manuel Palacín, un dels directors de l’estudi, s’han identificat 300 mutacions d’aquests transportadors en diferents malalties, de manera que entendre el seu funcionament és molt important per al desenvolupament de nous fàrmacs per combatre-les.

La biologia estructural com base de l’estudi de malalties humanes

Després de la seqüenciació dels genomes un dels reptes més importants en biomedicina és conèixer les estructures tridimensionals de les proteïnes essencials per a la vida, com són les proteïnes que transporten substàncies entre l'interior i l’exterior cel·lular. Els transportadors tipus LAT i CAT es mouen dins de les membranes cel·lulars adoptant diferents estructures que permeten l'intercanvi de molècules amb l'exterior. En aquest treball els científics estudien les diferents conformacions de la proteïna transportadora Adic, present en el bacteri Escherichia coli, i que serveix de proteïna model per a l’estudi de les LAT i CAT humanes.

Mitjançant la creació de cristalls d’una variant de Adic (mutant N101A) i el seu posterior estudi mitjançant Raigs X els científics han determinat per primera vegada l’estructura tridimensional d’aquesta proteïna just quan uneix la molècula procedent de l’exterior. Amb aquesta nova estructura s’ha aconseguit completar la pel•lícula que compren les conformacions d’aquestes transportadors, des que s’uneixen a una molècula fins a que l’alliberen a l'interior de les cèl•lules i tornen a unir-ne una altra per començar un nou cicle.

"Ara tenim el registre complet d’esdeveniments, encara que amb proteïnes transportadores diferents", explica Palacín. "En un futur volem conèixer la pel·lícula completa per a cadascuna d’aquestes proteïnes, el que ens ajudarà a entendre algunes malalties com la cistinúria, i fins i tot a dissenyar fàrmacs que bloquegin la captació d’aminoàcids per part de les cèl·lules canceroses i afectar així la seva viabilitat ".

El treball ha estat liderat pels investigadors de l'IRB Barcelona Manuel Palacín i José Luis Vázquez (investigador ICREA), amb la col·laboració dels laboratoris d'Ignasi Fita i Modesto Orozco, del mateix institut, i investigadors del Centre d’Investigació Biomèdica en Xarxa de Malalties Rares (CIBERER) i de la Universitat de Barcelona. L’article es publica avui a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States (PNAS).

Article de referència:
Molecular basis of substrate-induced permeation by an amino acid antiporter
Lukasz Kowalczyka, Mercè Ratera, Antonella Paladino, Paola Bartoccioni, Ekaitz Errasti-Murugarren, Eva Valencia, Guillem Portella, Susanna Bial, Antonio Zorzano, Ignacio Fita, Modesto Orozco, Xavier Carpena, José Luis Vázquez-Ibar, and Manuel Palacín
PNAS (2010) [doi: 10.1073/pnas.1018081108]