Cálculos renales:sólidos, arenilla similar a un guijarro que se forma cuando hay demasiados minerales como el calcio en la orina; puede afectar a los hombres, mujeres, y cada vez más, niños, y la presencia y el dolor de las piedras afectan a más del 12 por ciento de la población mundial. Usando la técnica ganadora del Premio Nobel de 2017 de microscopía crioelectrónica (cryo-EM) para capturar una imagen de alta resolución de una proteína de canal iónico, llamado TRPV5, que elimina el calcio de la orina, investigadores de la Escuela de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, Facultad de Medicina de la Universidad de Rutgers, y Temple University, encontró nuevas pistas sobre cómo se forman los cálculos renales.
Con nueva información obtenida de la estructura molecular de TRPV5, Los investigadores ahora podrán utilizar la bioinformática para descubrir compuestos que interactúan con TRPV5 para tratar y prevenir cálculos renales en poblaciones de riesgo. El equipo publicó sus hallazgos en Comunicaciones de la naturaleza .
Dirigido por Vera Moiseenkova-Bell, Doctor., profesor asociado de farmacología de sistemas y terapéutica traslacional, el equipo capturó una imagen de la proteína del canal iónico TRPV5 tanto en estado abierto como cerrado. Todas las células tienen canales en sus membranas externas que permiten el flujo de iones pequeños como el sodio, potasio, o calcio. Este movimiento bidireccional ayuda en muchos roles, por ejemplo, desencadenando una respuesta inmune, comunicarse entre las células del cerebro, y filtrado por el riñón.
Cerca del 99 por ciento del calcio es reabsorbido por los túbulos renales, y TRPV5 solo se produce en las células que recubren los túbulos donde se mantiene el nivel de calcio en la orina. La mayoría de los cálculos renales contienen calcio, y demasiado calcio en la orina predispone a las personas a la formación de estos depósitos dolorosos.
Cryo-EM utiliza un haz de electrones para tomar miles de instantáneas de moléculas de proteína congeladas individuales. Luego, los algoritmos combinan las múltiples imágenes para mejorar la imagen general de una estructura molecular. Usando estas imágenes, Moiseenkova-Bell, quien también es director del Centro Beckman de Penn para Microscopía Crioelectrónica, y su equipo reveló la estructura TRPV5 para responder preguntas sobre el papel fisiológico de la proteína en la enfermedad.
"Pudimos ver, por primera vez, cómo se abre esta proteína activando los lípidos de la membrana, "dijo el co-primer autor Taylor Hughes, estudiante de posgrado en el laboratorio de Moiseenkova-Bell. "Muchas proteínas están reguladas de manera similar, por lo que nuestra estructura sienta las bases para comprender este proceso en otros entornos ".
Becaria postdoctoral y co-primera autora Ruth Pumroy, Doctor., agrega que el equipo también descubrió la estructura de un canal cerrado en presencia de una proteína llamada calmodulina, que tapona directamente el poro del canal sin hacer que el poro se mueva. "Esto reveló un mecanismo único de inhibición de TRPV5 que podría ser útil para encontrar nuevos socios de unión y el descubrimiento de fármacos". "dijo Pumroy.
El coautor de Rutgers Tibor Rohacs y el coautor Aysenur Yazici, un estudiante de posgrado en su laboratorio, predicciones verificadas de cómo funciona el canal cambiando los aminoácidos individuales en la estructura de TRPV5 para ver si el flujo de calcio a través del canal alterado sería diferente. Cuando se alteraron los aminoácidos en contacto con un lípido en la estructura de TPRV5, TRPV5 no permitió que el calcio fluyera hacia la celda. Cuando se cambió otro aminoácido de TPRV5 en el canal, el efecto inhibidor de la calmodulina desapareció. Los colaboradores de Temple utilizaron sofisticados programas informáticos para validar aún más los hallazgos.
