Quando nicotina lega ad un neurone, come la cellula sa per trasmettere il segnale che annuncia il livello del fumatore?

Come con altre domande che coinvolgono le buone sensazioni, la risposta sembra essere lo zucchero.

Uno studio dell'Università della California del Sud che compare con un commento in neuroscienza della natura in linea propone un ruolo per lo zucchero come la cerniera che apre un cancello nella membrana delle cellule e porta le notizie dell'arrivo del nicotina.

Il biologo strutturale Raymond Stevens dell'istituto di ricerca di Scripps, che non è stato non coinvolgere nello studio, lo ha denominato “una realizzazione del limite per i campi di biologia strutturale e della segnalazione di un neurone delle cellule.„

Oltre ad aggiunta della sostanza, Stevens ha indicato l'epilessia, la schizofrenia e la depressione come obiettivi per le droghe migliori che potrebbero derivare dai risultati dello studio.

Lo studio fornisce il primo sguardo dettagliato alla parte del ricevitore nicotinico dell'acetilcolina del mouse (nAChR), di uno in un grande e gruppo di molecole importante, conosciuto come le proteine della scanalatura dello ione, che permettono i segnali passare fra i neuroni.

I risultati rivelano un ruolo importante per le molecole dello zucchero in tali proteine.

“I nostri studi colmano una lacuna importante nel campo e fissano un nuovo paradigma,„ ha detto Lin Chen, professore associato di biologia molecolare e di calcolo a USC.

Molte teorie attuali, che non considerano il ruolo dello zucchero, sono probabilmente incomplete, Chen hanno detto.

Il dibattito sopra come i segnali passano dalla parte esterna di una cellula alla parte interna è di vecchia data.

Alcuni ricercatori avévano suggerito che quando un prodotto chimico quale nicotina lega ad una proteina della scanalatura dello ione sulla superficie delle cellule, la proteina iniziasse “un'onda conformazionale„ quella propagazioni un segnale attraverso il corpo della proteina alla membrana delle cellule, Chen hanno detto.

Ma la base molecolare di una tal onda in nAChR o qualunque altra proteina non è stata stabilita chiaramente.

Invece, lo studio del gruppo del Chen sulla struttura di cristallo ha suggerito un ruolo meccanico semplice per le molecole dello zucchero allegate alla superficie del ricevitore.

“Serviscono da collegamento fra il luogo obbligatorio del neurotrasmettitore e la regione della membrana dove il cancello è individuato,„ Chen ha detto.

“Lo zucchero è genere come di cerniera. Sta tirando il portello aperto e chiuso.„

Il taglio delle catene dello zucchero ha arrestato il funzionamento del cancello, secondo Chen, che ha detto, “lo zucchero è critico, nel mio parere.„

I ricercatori inoltre hanno trovato una molecola di acqua profonda nel centro del ricevitore - significativo perché le proteine sono riempite normalmente (di materia idrofoba della cosa repellente di acqua) che aiuta la struttura per tenere la relativa figura, Chen ha detto.

La molecola di acqua può permettere al ricevitore di alterare la relativa figura nel contrappeso alla cerniera di piegamento, ha detto Chen, che ha spiegato, “pensa esso come lubrificante.„

“Gli omologhi„ precedentemente studiati di nAChR - proteine che ripartono la relativa struttura ma la non relativa funzione di segnalazione - sono interamente idrofobi, Chen ha detto, sostenendo la teoria che la molecola di acqua sepolta svolge un ruolo funzionale.

Chen ha denominato lo studio “uno di neuroscienza della natura del gruppo dei pochi tempi che avete ritenuto che collegaste i puntini.„

Lo studio inoltre rappresenta un giro de force della cristallografia della proteina. Gli omologhi di nAChR erano stati studiati alla scala atomica, ma non al ricevitore in se.

Gli autori corrispondenti erano Chen e Zuo-Zhong Wang, professore associato della neurobiologia alla Scuola di Medicina di Keck di USC.

Cosma Dellisanti, socio di ricerca nella biologia molecolare e di calcolo a USC, era primo autore. Gli altri co-author erano YUN Yao della scuola di Keck e James Stroud dell'Università di California, Los Angeles.

Il finanziamento per la ricerca è venuto dall'associazione di distrofia muscolare e dagli istituti della sanità nazionali.