O transportador de glutamina humana ASCT2 é regulado positivamente em várias formas de câncer. É também a plataforma de acoplamento para uma ampla gama de retrovírus patogênicos. Uma equipe de cientistas da Universidade de Groningen usou a microscopia crioeletrônica para elucidar a estrutura da proteína, o que pode gerar leads para o desenvolvimento de medicamentos. Os resultados foram publicados em Nature Structural &Molecular Biology em 5 de junho.

Em células humanas, a proteína ASCT2 importa o aminoácido glutamina e mantém o equilíbrio de aminoácidos em muitos tecidos. A quantidade de ASCT2 é aumentada em vários tipos de câncer, provavelmente por causa de uma maior demanda por glutamina. Além disso, vários tipos de retrovírus infectam células humanas, primeiro atracando nesta proteína.

ASCT2 faz parte de uma família maior de transportadores semelhantes. Para entender como funciona essa família de transportadores de aminoácidos, e para ajudar a projetar drogas que bloqueiam o transporte de glutamina por ASCT2 ou seu papel como uma estação de ancoragem viral, Cientistas da Universidade de Groningen resolveram a estrutura 3-D da proteína. Eles recorreram à técnica de microscopia crioeletrônica de partícula única, como eles não tiveram sucesso no crescimento de cristais da proteína, que são necessários para estudos de difração de raios-X. O gene humano para ASCT2 foi expresso em células de levedura, e a proteína humana foi purificada para imagem.

A estrutura foi determinada em uma resolução de 3,85 Å, que revelou novos insights impressionantes. "Era um alvo desafiador, pois é bastante pequeno para crio-EM, "diz a Professora Assistente de Biologia Estrutural Cristina Paulino, que é o chefe da unidade Cryo-EM da Universidade. "Mas também tem uma bela estrutura trimérica simétrica, o que ajuda. "

Estrutura de elevação

As imagens crio-EM revelam um tipo familiar de estrutura de elevação, em que parte da proteína viaja para cima e para baixo através da membrana celular. Na posição superior, substrato entra no elevador, que então se move para baixo para liberar o substrato dentro da célula. A estrutura do ASCT2 revelou o elevador na posição inferior. "Para nossa surpresa, esta parte da proteína estava mais abaixo do que já havíamos visto antes em estruturas de proteínas semelhantes, "diz o professor de bioquímica Dirk Slotboom." E foi alternado. Pensou-se que o substrato entra e sai do elevador por diferentes aberturas, mas nossos resultados sugerem que pode muito bem usar a mesma abertura. "

Esta informação pode ajudar a projetar moléculas que interrompem o transporte de glutamina por ASCT2, diz Albert Guskov, professor assistente de cristalografia. "Alguns testes em ratos com pequenas moléculas que bloqueiam o transporte foram publicados." Bloquear o transporte de glutamina seria uma forma de matar as células cancerosas. "Esta nova estrutura permite um design mais racional de inibidores de transporte."

Outra observação surpresa são as pontas que se projetam do lado de fora de cada um dos três monômeros. "Eles nunca foram vistos antes, "diz Slotboom." Estes são os locais onde os retrovírus se encaixam. "Isso é consistente com estudos mutagênicos realizados por outros. Mais uma vez, conhecer a forma dos espinhos pode ajudar a projetar moléculas que bloqueiam o acoplamento do vírus.

A estrutura da proteína foi resolvida em cerca de quatro meses, que é incrivelmente rápido para crio-EM. Um grupo multidisciplinar de cientistas trabalhou em paralelo, o que acelerou o processo. Além disso, Ph.D. estudante Alisa Garaeva, quem é o primeiro autor do artigo, desempenhou um papel central em garantir que o projeto funcionasse com eficiência.

Estudos futuros serão feitos para capturar ASCT2 em diferentes configurações, por exemplo, dentro de uma bicamada lipídica, em vez das micelas de detergente usadas no presente estudo, e com o elevador em diferentes posições. Paulino, Slotboom e Guskov concluem que estudar diferentes estados os ajudará a entender como essa proteína funciona.