Η μελέτη ρίχνει νέο φως στο πώς τα συστήματα κυψελοειδών μεταφορών αξιοποιούν την ενέργεια για να εκτελέσουν το έργο τους μέσα στο κελί

Τα συστήματα κυτταρικών μεταφορών είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της ομοιόστασης των κυττάρων διευκολύνοντας την κίνηση διαφόρων μορίων στις μεμβράνες τους. Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν διαφορετικούς μηχανισμούς για τη μεταφορά μορίων έναντι των βαθμίδων συγκέντρωσης τους, απαιτώντας ενέργεια εισόδου. Μια πρόσφατη μελέτη έδωσε νέες ιδέες για το πώς αυτά τα συστήματα μεταφορών αξιοποιούν την κυτταρική ενέργεια για να εκτελέσουν την εργασία τους.

Η μελέτη επικεντρώθηκε σε ένα σύμπλεγμα πρωτεϊνών που είναι γνωστό ως μεταφορέας κασέτας δέσμευσης ΑΤΡ (ABC), ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά ενός ευρέος φάσματος μορίων, συμπεριλαμβανομένων ιόντων, σακχάρων, λιπιδίων και φαρμάκων. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές απεικόνισης για να απεικονίσουν τη δομική δυναμική του μεταφορέα ABC κατά τη διάρκεια του κύκλου μεταφοράς του.

Διαπίστωσαν ότι ο μεταφορέας ABC υφίσταται μια σειρά μεταβολών διαμόρφωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μεταφοράς, οι οποίες συνδέονται στενά με την υδρόλυση της τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP), το κυτταρικό νόμισμα ενέργειας. Η υδρόλυση του ΑΤΡ παρέχει την ενέργεια που απαιτείται για την οδήγηση της μεταφοράς μορίων έναντι της κλίσης της συγκέντρωσης.

Συγκεκριμένα, η μελέτη αποκάλυψε ότι η δέσμευση του ΑΤΡ στον μεταφορέα αρχίζει μια σειρά αλλαγών διαμόρφωσης, οδηγώντας στο σχηματισμό μιας ενδιάμεσης κατάστασης υψηλής ενέργειας. Αυτή η κατάσταση υψηλής ενέργειας επιτρέπει στον μεταφορέα να συλλάβει και να δεσμεύει τα μόρια που θα μεταφερθούν. Στη συνέχεια, η υδρόλυση του ΑΤΡ προκαλεί πρόσθετες μεταβολές διαμόρφωσης, οδηγώντας στην απελευθέρωση των μεταφερόμενων μορίων στην αντίθετη πλευρά της μεμβράνης.

Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης ότι ο μεταφορέας ABC υφίσταται εναλλασσόμενες μεταβολές διαμόρφωσης μεταξύ δύο προσανατολισμών κατά τη διάρκεια του κύκλου μεταφοράς. Αυτές οι εναλλασσόμενες κινήσεις είναι απαραίτητες για την επαναφορά του μεταφορέα στην αρχική του κατάσταση, έτοιμη για έναν άλλο γύρο μεταφοράς.

Συνολικά, η μελέτη παρέχει μια λεπτομερή κατανόηση των μοριακών μηχανισμών με τους οποίους οι μεταφορείς ABC χρησιμοποιούν ενέργεια ATP για τη μεταφορά μορίων έναντι των βαθμίδων συγκέντρωσης. Αυτή η γνώση θα μπορούσε να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην ανάπτυξη νέων θεραπευτικών στρατηγικών που στοχεύουν στους μεταφορείς ABC, οι οποίες είναι γνωστό ότι παίζουν ρόλους στην αντίσταση στα φάρμακα στον καρκίνο και σε άλλες ασθένειες.