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La scienza fa luce su una proteina legata al diabete e all’ipertensione

Grazie all’unione di tecniche diverse, una squadra di ricerca finanziata dall’UE ha svelato la struttura e il funzionamento di uno scambiatore sodio-protone noto come NHA2. La scoperta potrebbe condurre alla produzione di nuovi farmaci contro l’ipertensione e il diabete.

Salute

La quantità di sale e acqua nelle nostre cellule e il loro pH sono controllati con grande precisione per permetterne la sopravvivenza. Al fine di preservare l’equilibrio richiesto, alcune proteine speciali svolgono un ruolo essenziale: scambiare protoni (ioni idrogeno o H+) con il sodio (Na+) o il litio (Li+) attraverso le membrane cellulari. Queste proteine sono note come scambiatori sodio-protone (Na+/H+ Exchangers, o NHE). Gli NHE, presenti in ogni cellula del corpo, permettono di regolarne con precisione il pH, i livelli di sodio e il volume: per farlo, introducono Na+ nella cellula scambiandolo con H+. Gli scienziati del team hanno scoperto che il malfunzionamento di tali proteine può causare malattie come il cancro, il diabete, l’arresto cardiaco e l’ipertensione. Un importante NHE è NHA2, una proteina presente nella membrana delle cellule renali che controlla la pressione sanguigna e le cellule beta che, a loro volta, fungono da regolatori dei livelli di glucosio nel sangue attraverso la produzione, lo stoccaggio e il rilascio di insulina. La proteina NHA2, in grado di assorbire il sale, è stata recentemente identificata come lo scambiatore sodio-protone, ricercato da tempo, connesso all’ipertensione e al diabete negli esseri umani. Nonostante la sua importanza, gli scienziati non ne conoscevano con precisione la struttura e il funzionamento. Alcuni ricercatori sostenuti dal progetto EXCHANGE, finanziato dall’UE, hanno ora scoperto l’aspetto di NHA2 e come questa si adatta alla membrana. Le nuove informazioni sui suoi meccanismi biologici chiave potrebbero condurre allo sviluppo di nuovi farmaci contro le due patologie citate. I risultati della ricerca sono descritti in uno studio pubblicato sulla rivista «Nature Structural & Molecular Biology». Per raggiungere tale risultato, la squadra scientifica ha unito elettrofisiologia, biochimica, simulazioni dinamiche molecolari, spettroscopia di massa nativa e microscopia elettronica criogenica. Come riporta un articolo pubblicato sul sito web dell’Università di Stoccolma, in Svezia, istituto che ha coordinato il progetto EXCHANGE, queste tecniche hanno portato alla scoperta della struttura di NHA2, permettendo inoltre ai ricercatori di determinare in che modo la proteina si riorganizza in presenza di un lipide specifico per diventare più attiva.

Un’elica in più

NHA2 è composta da 14 segmenti transmembrana, invece dei 13 segmenti precedentemente osservati nelle NHE dei mammiferi e batteriche. «L’elica N-terminale aggiuntiva in NHA2 forma un’interfaccia unica a omodimero con un ampio spazio intracellulare tra i protomeri, che si chiude in presenza dei lipidi di fosfoinositolo», scrivono gli autori nello studio, suggerendo inoltre che l’elica N-terminale aggiuntiva funga da switch di rimodellazione mediato dai lipidi che regola l’attività di NHA2. «Tali scoperte svelano un adattamento estremamente particolare di un trasportatore di sale in un ambiente di membrana con ramificazioni fisiologiche importanti», spiega l’articolo. Il lavoro finanziato dal progetto EXCHANGE (Dynamic Complexes and Allosteric Regulation of Small Molecule Transporters) è stato diretto dal prof. David Drew dell’Università di Stoccolma. Il progetto, della durata di cinque anni, si concluderà nel mese di maggio 2024. Per maggiori informazioni, consultare: progetto EXCHANGE

Parole chiave

EXCHANGE, NHA2, sale, cellula, idrogeno, protone, sodio, scambiatore sodio-protone, scambiatore Na+/H+, NHE, proteina, diabete, ipertensione

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