Nel risolvere un mistero ventennale sul ruolo di una proteina associata alla produzione di muco, i ricercatori forniscono nuovi spunti che possono portare a nuovi trattamenti per l’asma, la broncopneumopatia cronica ostruttiva, la fibrosi cistica e altre malattie.
I ricercatori, della Scuola di Medicina dell’Università di Washington a St. Louis (WUSTL), MO, riportano le loro conclusioni sulla rivista.
Thomas J. Brett, autore senior di studi e assistente professore di medicina alla WUSTL, afferma:
“Il nuovo studio pone le basi per lo sviluppo di trattamenti per malattie come l’asma, la BPCO, la fibrosi cistica e anche alcuni tipi di cancro.”
Nelle malattie come l’asma e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), il corpo produce troppi fulmini, rendendo difficile la respirazione.
Nella fibrosi cistica, il muco che viene prodotto è troppo spesso e intasa i polmoni e il tubo digerente.
Il significato del nuovo studio sta nelle rivelazioni sui canali ionici – proteine speciali che fanno parte della membrana cellulare e aiutano a regolare il flusso di particelle cariche dentro e fuori la cellula.
I canali ionici consentono alle cellule di inviare e ricevere segnali elettrici e svolgere ruoli essenziali per la salute, come sostanze secernenti come il muco, il controllo del ritmo cardiaco e il supporto delle funzioni cerebrali.
Ad esempio, il flusso di ioni cloruro dentro e fuori le cellule aiuta a controllare la produzione di muco – rivestimento aprotettivo nella nostra trachea e in altre vie aeree. Muco – che è fatto di glicoproteine e acqua – intrappola l’inquinamento e le particelle esterne prima che possano danneggiare i polmoni.
Tuttavia, con malattie come la fibrosi cistica e l’asma, si produce troppo muco troppo spesso, il che rende difficile la respirazione e aumenta il rischio di infezione.
Lo studio indaga i canali ionici e il ruolo nella sovrapproduzione di muco
Circa 20 anni fa, gli scienziati hanno identificato una proteina chiamata CLCA1, che quando si trova in alti livelli incellula le vie respiratorie, è stata a lungo legata alla sovrapproduzione di muco. Per molto tempo, si è pensato che il CLCA1 fosse un canale di ioni cloruro perché i membri della proteina CLCA sembravano spostare gli ioni cloruro dentro e fuori le cellule.
Alla fine, quando sono stati trovati più indizi, gli scienziati hanno deciso che le proteine CLCA non erano canali ma trigger; hanno attivato i canali per consentire agli ioni cloruro di passare attraverso le membrane cellulari. Tuttavia, non era chiaro quali canali stessero attivando le proteine CLCA e come. Il Prof. Brett osserva:
“Quando le cellule esprimono CLCA1, producono correnti di cloruro, ma man mano che miglioriamo la comprensione delle strutture tridimensionali delle proteine, i ricercatori sul campo hanno iniziato a rendersi conto che le proteine CLCA non potevano essere canali. correnti se non sono canali? “
Il Prof. Brett e il suo team hanno scoperto che quando CLCA1 viene rilasciato dalle cellule umane, provoca il rilascio di ioni cloruro quando il canale rileva la presenza di ioni calcio.
Il team ha anche notato che il movimento degli ioni cloruro attivati da CLCA1 sembra molto simile a quello che gli ioni cloruro passano attraverso un canale noto come TMEM16A, quindi hanno deciso di indagare se queste due proteine interagiscono.
Scoprire che le proteine innescano i canali ionici è una “scoperta unica”
TMEM16A – che è stato scoperto solo 7 anni fa nei mammiferi – si trova in abbondanza nelle cellule che rivestono le vie respiratorie. Ci sono prove che troppo TMEM16A – come troppo CLCA1 – è associato alla produzione di muco in malattie respiratorie come l’asma e la BPCO.
Con i suoi colleghi, il Prof. Brett ha dimostrato che CLCA1 innesca TMEM16A, e l’aumento dell’espressione di CLCA1 aumenta il numero di canali TMEM16A presenti nelle cellule vicine. Lui spiega:
“Non pensiamo che CLCA1 in realtà apra il canale, infatti il canale può funzionare senza CLCA1. Pensiamo che mantenga semplicemente il canale sulla superficie delle celle per un periodo di tempo più lungo.”
Dice che la ragione è che c’è più corrente perché ci sono più canali aperti – più buchi per il passaggio delle lezioni, e aggiunge:
“Questo è un risultato unico: non conosciamo altri esempi di questo tipo di interazione tra una proteina e un canale”.
I risultati hanno implicazioni più ampie. Se altri membri della famiglia appartengono a queste proteine interagenti tra loro, allora questo potrebbe far luce su una vasta gamma di disturbi tra cui il cancro e le malattie cardiovascolari.
Ad esempio, i canali TMEM16 e le proteine CLCA sono collegati a determinati tipi di cancro, compresi i mammiferi che si diffondono ai polmoni. Sono stati anche implicati in malattie cardiovascolari, come disturbi del ritmo cardiaco irregolare e insufficienza cardiaca.
Il team sta continuando a studiare l’interazione tra la proteina e il canale e come l’aumento o la riduzione della loro espressione possa influenzare i flussi di ioni e le malattie delle vie aeree.
Lo studio è stato finanziato dal National Institutes of Health (NIH), dall’American Lung Association, dal Center for the Investigation of Membrane Excitability Diseases e dall’American Heart Association.
Nel frattempo, recentemente ha appreso di un nuovo studio pubblicato che ha rilevato che i partecipanti che seguivano una dieta sana erano un terzo meno probabilità di sviluppare il COPD, rispetto a quelli che non lo avevano fatto. I ricercatori hanno definito una dieta sana come una verdura ricca, cereali integrali, acidi grassi polinsaturi, noci e acidi grassi omega-3, e carni rosse e lavorate a basso contenuto, cereali raffinati e bevande zuccherate.
