El transportador de glutamina humano ASCT2 está regulado positivamente en varias formas de cáncer. También es la plataforma de acoplamiento para una amplia gama de retrovirus patógenos. Un equipo de científicos de la Universidad de Groningen ha utilizado microscopía crioelectrónica para dilucidar la estructura de la proteína, lo que puede generar pistas para el desarrollo de fármacos. Los resultados fueron publicados en Naturaleza Biología Molecular y Estructural el 5 de junio.

En células humanas, la proteína ASCT2 importa el aminoácido glutamina y mantiene el equilibrio de aminoácidos en muchos tejidos. La cantidad de ASCT2 aumenta en varios tipos de cáncer, probablemente debido a una mayor demanda de glutamina. Es más, varios tipos de retrovirus infectan las células humanas al acoplarse primero a esta proteína.

ASCT2 es parte de una familia más grande de transportadores similares. Para comprender cómo funciona esta familia de transportadores de aminoácidos, y para ayudar a diseñar fármacos que bloqueen el transporte de glutamina por ASCT2 o su función como estación de acoplamiento viral, Los científicos de la Universidad de Groningen han resuelto la estructura tridimensional de la proteína. Recurrieron a la técnica de microscopía crioelectrónica de una sola partícula, ya que no lograron hacer crecer cristales a partir de la proteína, que son necesarios para los estudios de difracción de rayos X. El gen humano de ASCT2 se expresó en células de levadura, y la proteína humana se purificó para la obtención de imágenes.

La estructura se determinó a una resolución de 3,85 Å, que reveló nuevos y sorprendentes conocimientos. "Era un objetivo desafiante, ya que es bastante pequeño para cryo-EM, "dice la profesora adjunta de Biología Estructural Cristina Paulino, quien es el jefe de la unidad Cryo-EM de la Universidad. "Pero también tiene una bonita estructura trimérica simétrica, lo que ayuda ".

Estructura de elevación

Las imágenes crio-EM revelan un tipo familiar de estructura de elevación, en el que parte de la proteína viaja hacia arriba y hacia abajo a través de la membrana celular. En la posición superior, el sustrato entra en el ascensor, que luego se mueve hacia abajo para liberar el sustrato dentro de la celda. La estructura de ASCT2 reveló el ascensor en la posición más baja. "Para nuestra sorpresa, esta parte de la proteína estaba más abajo de lo que habíamos visto antes en estructuras proteicas similares, ", dice el profesor de bioquímica Dirk Slotboom." Y fue rotado. Se pensaba que el sustrato entra y sale del ascensor por diferentes aberturas, pero nuestros resultados sugieren que bien podría usar la misma apertura ".

Esta información podría ayudar a diseñar moléculas que detengan el transporte de glutamina por ASCT2, dice Albert Guskov, profesor asistente de cristalografía. "Se han publicado algunas pruebas en ratones con moléculas pequeñas que bloquean el transporte". Bloquear el transporte de glutamina sería una forma de matar las células cancerosas. "Esta nueva estructura permite un diseño más racional de los inhibidores de transporte".

Otra observación sorprendente son los picos que sobresalen en el exterior de cada uno de los tres monómeros. "Nunca se han visto antes, ", dice Slotboom." Estos son los lugares donde se acoplan los retrovirus ". Esto es consistente con los estudios mutagénicos realizados por otros. conocer la forma de los picos podría ayudar a diseñar moléculas que bloqueen el acoplamiento de los virus.

La estructura de la proteína se resolvió en aproximadamente cuatro meses, que es notablemente rápido para cryo-EM. Un grupo multidisciplinario de científicos trabajó en paralelo, que aceleró el proceso. Es más, Doctor. estudiante Alisa Garaeva, quién es el primer autor del artículo, desempeñó un papel fundamental para garantizar que el proyecto se ejecutara de manera eficiente.

Se realizarán estudios futuros para capturar ASCT2 en diferentes configuraciones, por ejemplo, dentro de una bicapa lipídica en lugar de las micelas de detergente utilizadas en el presente estudio, y con el elevador en diferentes posiciones. Paulino, Slotboom y Guskov concluyen que estudiar diferentes estados les ayudará a comprender cómo funciona esta proteína.