Columbia University Medical Center (CUMC) forskare har fått de första detaljerade ögonblicksbilderna av strukturen av en membranpor som gör det möjligt för epitelceller att absorbera kalcium. Fynden kan påskynda utvecklingen av läkemedel för att korrigera abnormiteter i kalciumupptaget, som har kopplats till bröstcancer, endometrium, prostata, och kolon.

Studien publicerades idag i onlineupplagan av Natur .

Även om det mesta av kroppens kalcium lagras som ett mineral i ben, en noggrant kontrollerad mängd av detta kemiska element transporteras in i cellen, i sin jonform, där det spelar en viktig roll för att styra cellulära funktioner. Celler reglerar kalciumupptaget genom speciella porer, eller kanaler, som öppnar och stänger efter behov. TRPV6 är en proteinkanal som finns i epitelcellernas membran, som kantar väggarna i tarmen, och bidra till upptaget av kalcium i kosten. Avvikelser i TRPV6-kanaler kan bidra till utvecklingen av cancer genom att störa kontrollen av cellproliferation och celldöd.

Forskarna använde avancerad kryoelektronmikroskopi för att avbilda TRPV6. Kryo-elektronmikroskopi – en bildteknik som kombinerar tusentals individuella bilder av frusna molekyler till fint detaljerade tredimensionella representationer – var en pionjär av Joachim Frank, PhD, en strukturbiolog på biokemiavdelningen vid CUMC, som tilldelades Nobelpriset i kemi i oktober för detta arbete.

Genom att jämföra kanalstrukturerna, i både öppet och stängt tillstånd, forskarna kunde fastställa att kärndelen av kanalen - fyra tätt inriktade spiralformade proteinsegment - gör en subtil twist, låter TRPV6 öppnas.

"Vi upptäckte att kalciumkanalen öppnas som svar på förändringar i mittdelen av varje kärnhelix, får proteinsegmenten att böjas och rotera utåt för att skapa en öppning precis bred nog att tillåta en kalciumjon att passera, " sa studieledaren Alexander I. Sobolevsky, PhD, docent i biokemi och molekylär biofysik vid CUMC. "Om man kunde titta rakt ner i kanalen, det skulle se ut som öppningen av iris i ett öga."

Kanalen kan växla mellan öppet och stängt läge extremt snabbt, efter behov för att förse cellen med kalcium.

"Våra resultat kommer att hjälpa oss att bättre förstå hur förändringar i TRPV6-kanaler bidrar till mänskliga sjukdomar som cancer, och tillhandahålla en mall för utformningen av läkemedel som korrigerar dessa avvikelser, sade Dr Sobolevsky.

Studien heter, "Öppning av den mänskliga epitelial kalciumkanalen TRPV6."