Pedras nos rins - sólidas, grão semelhante a seixo que se forma quando muitos de certos minerais como o cálcio estão na urina - pode atingir os homens, mulheres, e cada vez mais, crianças, e a presença e a dor das pedras afligem mais de 12% da população mundial. Usando a técnica vencedora do Prêmio Nobel de 2017 de microscopia crioeletrônica (crio-EM) para capturar uma imagem de alta resolução de uma proteína de canal iônico, chamado TRPV5, que remove o cálcio da urina, pesquisadores da Perelman School of Medicine da University of Pennsylvania, Rutgers University Medical School, e Temple University, encontraram novas pistas sobre como se formam as pedras nos rins.
Com novas informações obtidas a partir da estrutura molecular do TRPV5, os pesquisadores agora serão capazes de usar a bioinformática para descobrir compostos que interagem com o TRPV5 para tratar e prevenir pedras nos rins em populações de risco. A equipe publicou suas descobertas em Nature Communications .
Liderado por Vera Moiseenkova-Bell, Ph.D., professor associado de Farmacologia de Sistemas e Terapêutica Translacional, a equipe capturou uma imagem da proteína do canal iônico TRPV5 em um estado aberto e fechado. Todas as células têm canais em suas membranas externas que permitem o fluxo de pequenos íons, como o sódio, potássio, ou cálcio. Este movimento bidirecional ajuda em muitas funções, por exemplo, desencadeando uma resposta imunológica, comunicando-se entre as células cerebrais, e filtrando pelo rim.
Quase 99 por cento do cálcio é reabsorvido pelos túbulos renais, e o TRPV5 é produzido apenas nas células que revestem os túbulos, onde o nível de cálcio na urina é mantido. A maioria das pedras nos rins contém cálcio, e o excesso de cálcio na urina predispõe as pessoas à formação desses depósitos dolorosos.
O Cryo-EM usa um feixe de elétrons para tirar milhares de fotos de moléculas individuais de proteínas congeladas. Os algoritmos então combinam as várias imagens para tornar mais nítido o quadro geral de uma estrutura molecular. Usando essas imagens, Moiseenkova-Bell, que também é diretor do Penn's Beckman Center for Cryo-Electron Microscopy, e sua equipe revelou a estrutura do TRPV5 para responder a perguntas sobre o papel fisiológico da proteína na doença.
"Pudemos ver, pela primeira vez, como essa proteína se abre ativando os lipídios da membrana, "disse o co-primeiro autor Taylor Hughes, um estudante de graduação no laboratório de Moiseenkova-Bell. "Muitas proteínas são reguladas de forma semelhante, portanto, nossa estrutura estabelece as bases para a compreensão desse processo em outros ambientes. "
Pós-doutorado e co-autora Ruth Pumroy, Ph.D., acrescenta que a equipe também descobriu a estrutura de um canal fechado na presença de uma proteína chamada calmodulina, que obstrui diretamente o poro do canal sem fazer com que o poro se mova. "Isso revelou um mecanismo único de inibição do TRPV5 que pode ser útil para encontrar novos parceiros de ligação e descoberta de drogas, "disse Pumroy.
Rutgers co-autor Tibor Rohacs e co-primeiro autor Aysenur Yazici, um estudante de graduação em seu laboratório, Previsões verificadas de como o canal funciona mudando aminoácidos individuais na estrutura do TRPV5 para ver se o fluxo de cálcio através do canal alterado seria diferente. Quando os aminoácidos em contato com um lipídio na estrutura do TPRV5 foram alterados, O TRPV5 não permite que o cálcio flua para a célula. Quando outro aminoácido TPRV5 foi alterado no canal, o efeito inibitório da calmodulina desapareceu. Os colaboradores da Temple usaram programas de computador sofisticados para validar ainda mais as descobertas.
