Transporten av aminosyror och andra molekyler över cellens membran spelar en avgörande roll i metabolismen av celler och, därför, i människors hälsa. Aktuell forskning tyder på att cancer, cystisk fibros, aminoacidurier och neurodegenerativa sjukdomar kan härröra från eller påverkas av saknad eller defekt aminosyratransport vid cellmembranet. Nu, forskare från ICIQs Ballester-grupp och IRBBarcelonas Palacín-grupp har publicerat en artikel i Chem visar hur en syntetisk bärare calix[4]pyrrol kavitand kan transportera aminosyror över liposomer och cellmembran och föra framtida terapier ett steg närmare.

Tack vare BIST Ignite-projektet Calix[4]trans, forskarna har bedömt egenskaperna hos en calix[4]pyrrolkavitand (en behållarformad molekyl) vid transporten av aminosyran Prolin genom cell- och liposommembran.

"BIST Ignite-projektet har gjort det möjligt för oss att kombinera den grundläggande forskning som gjorts i vårt labb fokuserad på att tillverka molekyler och studera deras interaktioner med den mer tillämpade forskningen som gjorts i Palacins grupp inom området för aminosyratransportörer och sjukdomar. Enligt min mening, tillämpad forskning måste gå hand i hand med grundforskning för en bättre förståelse och framsteg inom vetenskapen. I det här fallet använder man en syntetisk bärare som terapeutiskt verktyg för prolinberoende sjukdomar som vissa cancerformer och ärftliga hyperprolinemier", förklarar Gemma Aragay, vetenskaplig koordinator för ICIQs Ballester-grupp.

Forskarna gjorde liposomer med kaviten och inbäddad i sina membran. De observerade en 30-faldig ökning av L-prolin-transportaktivitet jämfört med den passiva diffusionen av aminosyran till det inre av "vanliga" liposomer såväl som kavitandens selektivitet för L-prolin över andra aminosyror.

"L-Proline är en lämplig gäst för Calix[4]pyrrolkaviten och på grund av komplementariteten mellan kavitetens storlek, form och funktionella grupper med aminosyrans, " förklarar Aragay.

För att studera effekten av kavitanden på prolintransport i levande celler, forskarna inkuberade syntetiska vesiklar infunderade med Calix[4]pyrrol i HeLa-odlade celler för att införliva kavitanden i deras membran. Resultaten som erhållits i celler avslöjar att närvaron av kaviten och ökar diffusionen av prolin vid höga extracellulära aminosyrakoncentrationer – även om det representerar en måttlig ökning jämfört med den transport som redan utförs av cellernas proteiner.

Hur lovande resultaten än är, "vi måste studera den molekylära strukturen av kavitand-aminosyrakomplexet ytterligare för att öka transportaktiviteten om vi vill använda Calix[4]pyrroler som terapeutiska verktyg, avslutar Pau Ballester, ICIQ-gruppledare och ICREA-professor.

"Med detta arbete, vi hoppas kunna driva utvecklingen av artificiella bärare för att effektivt behandla sjukdomar i aminosyrametabolism, " förklarar Manuel Palacín, chef för Amino Acid Transporters and Disease Lab vid IRBBarcelona, gruppledare på CIBER of Rare Diseases, och professor vid universitetet i Barcelona.