Viele Zellen sind mit mysteriösen großen Löchern bedeckt, Poren, die mit dem Geschmackssinn sowie mit Alzheimer, Depressionen und sogar Asthma in Verbindung gebracht werden. Die Kenntnis der Struktur dieser verschiedenen Löcher wird den Forschern helfen, diese Reihe von Assoziationen besser zu verstehen und einen Entwurf für die Entwicklung neuer Therapien zu liefern.
"Eines der kürzlich entdeckten dieser 'großen Löcher' wird als Calciumhomöostase-Modulator (CALHMs) bezeichnet", sagte Professor Furukawa vom Cold Spring Harbor Laboratory. "Sie sind im Grunde Poren auf der Oberfläche einiger Zellen wie Neuronen", die verschiedene Moleküle in die Zelle ein- und austreten lassen.
Wie kürzlich in Nature Structural & Molecular Biology beschrieben, zeigten Forscher aus Furukawas Labor die detaillierte Struktur von zwei CALHMs und wie sie funktionieren.
"Wenn Sie große Löcher in Zellen haben, würden Sie denken, dass die Zellen aufplatzen oder schrumpfen würden", sagte Johanna Syrjanen, eine Postdoktorandin, die an der Leitung der Forschung beteiligt war. Sie fügte jedoch hinzu, dass Zellen mit funktionierenden Poren „ganz glücklich bleiben, wie sie sind.“
Das deutet darauf hin, dass diese Poren für die Aufrechterh altung der Zellgesundheit wichtig sind. Um dies zu untersuchen, untersuchten die Forscher zwei Arten von Poren. Die Pore CALHM1 ist an der Wahrnehmung von bitteren oder süßen Geschmäckern und sogar dem herzhaften fünften Geschmack, der als Umami bekannt ist, beteiligt. Diese Pore ist auch an der Kontrolle der Atemwege in Ihrer Lunge beteiligt, was zu Asthma führt. Darüber hinaus wurden Mutationen in den Genen, die CALHM1 formen, mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht. Die Forscher untersuchten auch eine andere Pore, CALHM2, die möglicherweise an Depressionen beteiligt ist. Zu ihrer Überraschung fanden sie heraus, dass CALHM2 im Vergleich zu CALHM1 eine viel größere Porengröße hat.
"Vermutlich ist das Öffnen und Schließen dieser Poren auf irgendeine Weise streng reguliert", sagte Syrjanen. Dieses Öffnen und Schließen könnte der Schlüssel dafür sein, wie die Poren den Geschmack beeinflussen oder mit Krankheiten in Verbindung gebracht werden. Um dies zu verstehen, „müssen wir sie zuerst visualisieren und diese Informationen als Leitfaden für weitere Experimente verwenden“, erklärte sie.
Um die Struktur von CALHM1 und CALHM2 zu visualisieren, verwendete Furukawas Labor Kryo-Elektronenmikroskopie, die ein starkes Elektron durch eine schnell gefrorene Probe feuert, um Bilder zu erh alten. Anschließend setzen sie die Bilder in verschiedenen Ausrichtungen sorgfältig zu einem 3D-Modell zusammen, das die endlichen Details der Struktur jeder Pore hervorhebt.
"Wir haben der Wissenschaft die erste Blaupause dieser Poren zur Verfügung gestellt, um therapeutische Verbindungen zu entwickeln", sagte Furukawa. „Die Hoffnung ist, dass solche Verbindungen bei der Behandlung von Krankheiten und Störungen wie Alzheimer und Depressionen und möglicherweise bei Asthma wirksam sein könnten."
