Jonkanaler är porer i cellmembranet eller cellorganeller. De tillåter positivt eller negativt laddade partiklar, så kallade joner, att transporteras över membranet. Biokemister vid Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) har nu lyckats avbilda en viktig regleringsregion av den mänskliga TRPML2 -kalciumjonkanalen vid hög upplösning, ett område av kanalen format som en stor ring på ena sidan av membranet. Denna ring fungerar som en dörrvakt, besluta om joner kan röra sig genom kanalen. "Vår studie har avslöjat ringens struktur, som också kallas den extracytosoliska/lumenala domänen (ELD), i mänskliga TRPML2 -kanaler, och också att det är denna domän som är ansvarig för kanalens interaktion med kalcium, "sade professor Ute Hellmich vid JGU Institute of Pharmacy and Biochemistry — Therapeutical Life Sciences. Beroende på pH -värdet, kalciumjonerna kan öppna eller blockera kanalen, och därför kontrollera deras transport över cellmembran.

Hellmichs forskargrupp undersökte vilka strukturella egenskaper hos jonkanalringen som är ansvariga för att låta kalciumjoner passera. "Kalcium är en viktig cellulär budbärare som också spelar en roll vid många sjukdomar, "förklarade Hellmich. Elementet utför många uppgifter i kroppen, inklusive reglerande enzymer och hjälp med membransmältning.

TRPML2, kort för övergående receptorpotential mukolipin 2, är en jonkanal i mucolipin -underfamiljen till TRP -kanaler som är involverade i sensorisk uppfattning hos människor. TRPML2 spelar en roll i immunsvaret mot infektioner och ökar smittsamheten hos Zika- och denguevirus. Dessutom, mutationer i TRPML -jonkanaler kan resultera i blindhet, dövhet, och neurologisk skada hos människor.

PH -värdet är avgörande för jonkanalaktivitet

Som Hellmich klargör, jonkanaler är inte enkla hål. De kan öppnas och stängas aktivt. Detta, i tur och ordning, aktiverar och styr mobilvägar. "Vi har nu upptäckt att bindning av kalcium till den extracytosoliska/lumenala domänen TRPML2 ovanpå kanalen är beroende av pH, "sade Kerstin Viet, första författaren av tidningen i den vetenskapliga tidskriften Strukturera . Denna forskning var en del av hennes magisteruppsats och resulterade i att hon tilldelades Adolf Todt Foundation Prize.

Vid ett högre pH -värde på cirka sju, finns på utsidan av cellen, kalciumjonerna kan binda till ringen och därmed blockera den. Omvänt, kalciumjonerna kan inte längre blockera öppningen vid ett lägre pH som är typiskt för vissa intracellulära fack. "Ringen fungerar som en portvakt för resten av jonkanalen, sa Viet.

Detta reglerar därför kanalens aktivitet:Det är viktigt att jonkanalen endast aktiveras i cellen, där pH i allmänhet är lågt; i själva verket öppnas kanalen bara när en viss cellulär mekanism signalerar att den kräver kalcium. Oönskad aktivering på cellytan kan mycket väl resultera i skador på cellen. "Regleringsmekanismen är smart. Den är också relevant, till exempel, hur cellen reagerar på en virusinfektion, "sa Hellmich, tillägger att hela processen bara när och hur en jonkanal öppnas eller stängs ännu inte är helt förstått. De andra två jonkanalerna i den mänskliga mukolipinsubfamiljen, TRPML1 och TRPML3, har också en liknande dörrvaktsring. Studiens resultat gör det därför möjligt för första gången att jämföra alla tre subtyperna.