Veel cellen zijn bedekt met mysterieuze grote gaten, poriën die in verband zijn gebracht met de smaakzin en met de ziekte van Alzheimer, depressie, en zelfs astma. Het kennen van de structuur van deze gevarieerde gaten zal onderzoekers helpen dit scala aan associaties beter te begrijpen en een blauwdruk te bieden voor het ontwikkelen van nieuwe therapieën.

"Een van de meest recent ontdekte van deze 'grote gaten' worden calciumhomeostasemodulatoren (CALHM's) genoemd, " zei professor Furukawa van Cold Spring Harbor Laboratory. "Het zijn in feite poriën op het oppervlak van sommige cellen zoals neuronen, " die verschillende moleculen de cel laten binnenkomen en verlaten.

Zoals onlangs beschreven in Natuur Structurele en moleculaire biologie , onderzoekers van het laboratorium van Furukawa toonden de gedetailleerde structuur van twee CALHM's en hoe ze werken.

"Als je grote gaten in cellen hebt, je zou denken dat de cellen zouden openbarsten of krimpen, " zei Johanna Syrjanen, een postdoctoraal onderzoeker die het onderzoek heeft geleid. Echter, voegde ze eraan toe, cellen met functionerende poriën "blijven heel gelukkig zoals ze zijn."

Dat suggereert dat deze poriën belangrijk zijn voor het behoud van de celgezondheid. Om dit te onderzoeken, de onderzoekers bestudeerden twee soorten poriën. De porie CALHM1 is betrokken bij het waarnemen van bittere of zoete smaken, en zelfs die hartige vijfde smaak die bekend staat als umami. Deze porie is ook betrokken bij de controle van de luchtwegen in uw longen, wat het impliceert bij astma. Aanvullend, mutaties in de genen die CALHM1 vormen, zijn in verband gebracht met de ziekte van Alzheimer. De onderzoekers bestudeerden ook een andere porie, CALHM2 die mogelijk betrokken is bij depressie. Tot hun verbazing, ze ontdekten dat CALHM2 een veel grotere poriegrootte heeft in vergelijking met CALHM1.

"Vermoedelijk is het openen en sluiten van deze poriën op de een of andere manier strak gereguleerd, " zei Syrjanen. Dit openen en sluiten kan de sleutel zijn tot hoe de poriën de smaak beïnvloeden of worden geassocieerd met ziekte. Om dit te begrijpen, "we moeten ze eerst kunnen visualiseren en die informatie gebruiken als leidraad voor verdere experimenten, " ze legde uit.

Om de structuur van CALHM1 en CALHM2 te visualiseren Furukawa's lab gebruikte cryo-elektronenmicroscopie, die een krachtig elektron door een snel bevroren exemplaar schiet om beelden te verkrijgen. Vervolgens voegen ze de afbeeldingen in verschillende oriëntaties zorgvuldig samen tot een 3D-model dat de eindige details van de structuur van elke porie benadrukt.

"We hebben de wetenschap de eerste blauwdruk van deze poriën gegeven om therapeutische verbindingen te ontwerpen, " zei Furukawa. "De hoop is dat dergelijke verbindingen effectief kunnen zijn bij de behandeling van ziekten en aandoeningen zoals Alzheimer en depressie, en mogelijk bij astma."