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2018年4月11日

电子显微镜图像揭示了细胞如何吸收一种重要的矿物质

研究人员已经捕获了一种能够使上皮细胞吸收钙的膜孔结构的详细快照。这些发现可能会加速药物的开发,以纠正钙摄入的异常,这些异常与乳腺癌、子宫内膜癌、前列腺癌和结肠癌有关。

哥伦比亚大学医学中心(CUMC)的研究人员已经获得了第一个详细的关于膜孔结构的快照,它使上皮细胞能够吸收钙。这些发现可能会加速药物的开发,以纠正钙摄入的异常,这些异常与乳腺癌、子宫内膜癌、前列腺癌和结肠癌有关。

这项研究发表在自然杂志的网络版上。

虽然人体的大部分钙都是作为一种矿物质储存在骨骼中,但经过仔细控制的这种化学元素被运送到细胞中,以离子形式,在细胞功能中起着至关重要的作用。细胞通过特殊的毛孔或通道调节钙的吸收,在需要时打开和关闭。TRPV6是一种蛋白质通道,位于上皮细胞的细胞膜上,它排列在肠壁上,并有助于吸收膳食钙。TRPV6通道中的畸变可能会干扰细胞增殖和细胞死亡的控制,从而促进癌症的发展。

研究人员使用先进的低温电子显微镜来观察TRPV6。低温电子显微镜——一种将成千上万的冷冻分子的图像结合成精细的三维图像的成像技术——是由阿希姆弗兰克博士开创的,他是坎c生物化学系的一名结构生物学家,201710月因这项工作获得诺贝尔化学奖。

通过比较在开放和封闭状态下的通道结构,研究人员能够确定通道的核心部分——四个紧密排列的螺旋蛋白片段——做了一个微妙的变化,使TRPV6可以打开。

“我们发现钙通道打开,以应对每个核心螺旋的中间部分的变化,导致蛋白质片段向外弯曲和旋转来创建一个开放足够宽,允许一个钙离子通过,”研究带头人亚历山大说Sobolevsky,博士,生物化学和分子生物物理学副教授CUMC。“如果一个人能直接从通道上往下看,那就像是眼睛虹膜的张开。”

该通道可以非常迅速地在打开和关闭状态之间切换,因为需要为细胞提供钙。

Sobolevsky:“我们的研究结果将有助于我们更好地了解TRPV6通道的变化是如何对癌症等人类疾病造成影响的,并为纠正这些异常的药物设计提供模板。”

(选自《麦肯息讯》)