Em um artigo de pesquisa publicado recentemente, Pablo Artigas, Ph.D., do Center for Membrane Protein Research do Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC) Departamento de Fisiologia Celular e Biofísica Molecular da Escola de Medicina, e uma equipe de colaboradores aplicaram análises funcionais e estruturais para investigar quais características estruturais do próton/potássio (H ⁺ /K ⁺ ) bombas e sódio/potássio (Na ⁺ /K ⁺ ) as levam a regular a passagem de sais através das barreiras da membrana.
O estudo, "Estrutura e Função de H ⁺ /K ⁺ Mutantes da bomba revelam Na ⁺ /K ⁺ Pump Mechanisms", foi publicado em setembro pela Nature Communications . A equipe de pesquisa incluiu Artigas e os estudantes de pós-graduação do TTUHSC Victoria C. Young, Ph.D., e Dylan J. Meyer, Ph.D.; Hanayo Nakanishi, Ph.D., Atsunori Oshima, Ph.D., e Kazuhiro Abe, Ph.D., da Universidade de Nagoya (Japão); e Tomohiro Nishizawa, Ph.D., da Yokohama (Japão) City University.

Em cada célula humana, o Na ⁺ /K ⁺ bomba transporta dois potássio (K ⁺ ) na célula e traz três íons de sódio (Na ⁺ ) íons. Os gradientes de concentração desses íons são necessários para a sinalização elétrica no cérebro, coração e músculo, e para a ingestão de nutrientes e regulação das concentrações intracelulares de cálcio e prótons em todos os tipos de células. Os quatro tipos de Na ⁺ /K ⁺ bombas localizam-se em diferentes tecidos. Mutações de doenças dentro de três desses Na ⁺ /K ⁺ bombas causam distúrbios neuromusculares, cognitivos, endócrinos ou cardiovasculares.

Dois H ⁺ /K ⁺ As bombas têm locais de reconhecimento de íons ligeiramente diferentes e são expressas no lado apical de muitos epitélios, onde transportam um próton (H ⁺ ) para fora da célula e trazer um potássio (K ⁺ ) íon. O H ⁺ gástrico /K ⁺ A bomba acidifica o estômago e é alvo do omeprazol, um medicamento antiácido. O H ⁺ não-gástrico /K ⁺ bomba participa do K ⁺ reabsorção e contribui para a acidificação das vias aéreas, uma parte importante da patologia da fibrose cística.

"As duas proteínas (H ⁺ /K ⁺ e Na ⁺ /K ⁺ bombas) são cerca de 70% idênticas, então analisamos quais pequenas diferenças poderiam ser responsáveis ​​pela diferença na seletividade e no número de íons que são transportados", explicou Artigas.

O estudo determinou que a substituição simultânea de resíduos de aminoácidos em quatro pontos no H ⁺ não-gástrico /K ⁺ bomba com os presentes no Na ⁺ /K ⁺ bomba é suficiente para transformar uma proteína que normalmente transporta um próton para um potássio em uma que transporta três sódio para dois potássio, dando uma nova visão de como essas proteínas selecionam os íons que devem transportar.

"Até onde sabemos, esta é a primeira demonstração de alteração de uma proteína que transporta exclusivamente H ⁺ é transformada em uma proteína que transporta exclusivamente Na ⁺ ", disse Artigas. "Achamos que poderia ajudar outros que realizam tipos semelhantes de trabalho com outras proteínas de membrana para projetar uma mudança semelhante na seletividade entre Na ⁺ e H ⁺ . Podemos fazer de um jeito, mas agora estamos tentando fazer de outro:vem do Na ⁺ /K ⁺ bomba para o (não gástrico) H ⁺ /K ⁺ bombear."

A importância do H ⁺ não gástrico /K ⁺ bomba no corpo permanece em grande parte desconhecida, mas sabe-se que sua inibição previne infecções das vias aéreas em um modelo animal de fibrose cística.

"Além de transformar um tipo de proteína em outro, graças aos nossos colaboradores biólogos estruturais no Japão, determinamos a estrutura do H ⁺ não-gástrico /K ⁺ bomba", disse Artigas. "Esta estrutura pode ser usada para desenvolver inibidores específicos para tratar eficazmente pacientes com fibrose cística."

Agora que Artigas e seus colaboradores converteram com sucesso o H ⁺ não-gástrico /K ⁺ bombear para um Na ⁺ /K ⁺ bomba, eles estão tentando várias outras conversões usando o gás H ⁺ /K ⁺ e Na ⁺ /K ⁺ bombas.

"Ainda não conseguimos converter o H ⁺ gástrico /K ⁺ bombear para um Na ⁺ /K ⁺ bomba ou um Na ⁺ /K ⁺ bombear para um H ⁺ /K ⁺ bomba para entender completamente o mecanismo de seletividade", disse Artigas. "Vamos usar as estruturas atuais e futuras do H ⁺ não-gástrico /K ⁺ bomba para tentar gerar inibidores específicos para ajudar a tratar pacientes com fibrose cística." + Explorar mais

Fundamentos exclusivos revelados para a bomba de ácido do estômago