Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI han aclarado una parte importante de una vía de señal que transmite información a través de la membrana celular al interior de una célula.
El interior de todas las células vivas está separado del mundo exterior por membranas. Estas membranas mantienen las células intactas y las protegen de las influencias negativas. Pero también actúan como una barrera para los nutrientes y la información. Por esta razón, las membranas celulares contienen mecanismosque permiten el acceso selectivo a las sustancias deseadas o transmiten información de señales externas a la célula.
Una vía de señal importante en los mamíferos consta de tres componentes: el primero es un receptor que reconoce la señal y es activado por él. El segundo es una llamada proteína G que se une al receptor activado y transmite la señal a uno o másmás proteínas efectoras. En este caso, el efecto es la adenilil ciclasa, el tercer componente de la cadena de señal. Esta proteína es activada por una subunidad de la proteína G y produce, en una reacción bioquímica, un mensajero secundario llamado AMP cíclico AMPc.
AMPc desencadena varias reacciones en la célula; por ejemplo, aumenta la permeabilidad de la membrana al calcio en las células cardíacas, lo que lleva a un aumento en la frecuencia cardíaca.
Los investigadores del Instituto Paul Scherrer en Villigen, Suiza, ahora han examinado un tipo especial de adenilil ciclasa con la ayuda de la microscopía electrónica y han producido la imagen más detallada hasta la fecha de este tipo de proteína de membrana.
Autocontrol útil
"Para comprender cómo funcionan las vías de señal en la célula, primero es necesario saber en detalle cómo se ven los componentes involucrados", dice Volodymyr Korkhov, jefe del grupo de investigación Mecanismos de transducción de señales en la División de Biología y Química de PSIy profesor asistente del Instituto de Bioquímica de ETH Zurich. "Nuestro trabajo es una contribución importante para dilucidar la función exacta de la adenilil ciclasa en la cadena de señal de AMPc".
"Sorprendentemente, al determinar la estructura de la adenilil ciclasa unida a la subunidad alfa de la proteína G, descubrimos que la proteína parece ser capaz de inhibirse a sí misma", dice Korkhov. Una parte de la proteína es responsable de este auto-inhibición. Esta parte bloquea el sitio activo de la enzima y evita la sobreproducción de cAMP.
Esta nueva visión de la estructura molecular de la adenilil ciclasa proporciona una comprensión mucho mejor de cómo las señales externas conducen a la producción controlada del importante mensajero secundario cAMP. La concentración de cAMP en las células juega un papel importante en el desarrollo de enfermedades cardiovasculares,ciertos tumores y diabetes tipo 2. "En el futuro, nuestros nuevos hallazgos podrían permitir identificar fármacos que inhiban o activen la adenilil ciclasa, dependiendo de si la sobreproducción o la falta de AMPc es responsable de una enfermedad", explica Korkhov.
Microscopía a bajas temperaturas
Los investigadores lograron sus resultados utilizando microscopía crioelectrónica cryo-EM. Esta forma de microscopía electrónica de transmisión funciona a temperaturas inferiores a -150 grados Celsius. La muestra a examinar se congela en etano líquido, preservando su estructura natural.Este método, por el que se otorgó el Premio Nobel de Química en 2017, se usa cada vez más en la investigación de estructuras biológicas. "Es emocionante obtener una visión profunda de la estructura de la adenilato ciclasa", dice Chao Qi, un candidato a doctorado enEl laboratorio de Korkhov y primer autor del estudio: "La estructura de esta proteína ha sido esquiva durante décadas desde su descubrimiento, y me alegra haber podido dilucidar esta estructura con Crio-EM en el curso de mi investigación doctoral".
La resolución alcanzada por los investigadores del PSI en sus investigaciones fue de 3.4 angstroms. Un angstrom es una diez millonésima parte de un milímetro. Los átomos aislados tienen un radio de 0.3 a 3 angstroms.
Los investigadores ahora han publicado sus hallazgos en la revista científica ciencia .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Paul Scherrer . Original escrito por Sebastian Jutzi. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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