Modello computerizzato rivela l’effetto dell’aumento del colesterolo sul canale ionico specifico nel cuore

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Immagine: vista dall’alto del canale di potassio Kir2 aperto, evidenziando il poro attraverso cui viaggiano gli ioni. Immagine: Nicolas Barbera.

Utilizzando un modello computerizzato, i ricercatori della North Carolina State University e della University of Illinois di Chicago hanno rivelato l’effetto di una maggiore quantità di colesterolo su uno specifico canale ionico coinvolto nella regolazione dei livelli di potassio nel cuore. Il lavoro getta ulteriore luce sulle interazioni tra il colesterolo e la funzione cardiaca e potrebbe avere un impatto sulle future terapie cardiache.

I canali ionici sono proteine ​​situate all’interno di una membrana cellulare che controllano il trasporto di ioni tra l’ambiente circostante di una cellula e l’interno della cellula. La corrente elettrica che consente al muscolo cardiaco di contrarsi è il prodotto di una serie di trasferimenti di ioni attraverso la membrana cellulare. Ogni cellula cardiaca ha canali ionici nella membrana che trasportano un atomo con carico specifico – come calcio, sodio o potassio – dall’ambiente esterno alla cellula cardiaca.

Belinda Akpa, assistente Professore di biologia sintetica e sistemica integrata e ingegneria elettrica e informatica presso NC State e corrispondente autore di un documento che descrive la ricerca, ha esaminato l’effetto delle molecole di colesterolo su un particolare canale ionico, chiamato Kir2, che regola la trasferimento di potassio nelle cellule cardiache.

“Il colesterolo non è di per sé ” cattivo” “, dice Akpa. “E’ sempre presente nella membrana cellulare, ma quando i livelli di colesterolo cambiano iniziamo ad avere problemi. Dato che il colesterolo è circa il 30% di una membrana normale, volevamo capire perché con un aumento relativamente piccolo – da circa 30 a 40 per cento – improvvisamente le cose vanno male”.

Akpa, l’ Università di Chicago,  Ia Illinois, lo studente Nicolas Barbera e la co-autrice corrispondente Irena Levitan, Professore di medicina, farmacologia e bioingegneria all’Università dell’Illinois a Chicago, hanno usato la modellazione al computer per rivelare i modi in cui le molecole di colesterolo interagiscono con il canale di ioni Kir2. Hanno scoperto che mentre le singole molecole di colesterolo non si legano fortemente al canale di Kir2, l’aumento dei livelli di colesterolo ha reso queste interazioni più numerose, essenzialmente travolgendo il canale.

( Vedi anche:Livelli molto elevati di colesterolo buono possono essere dannosi).

Le proteine ​​e le piccole molecole spesso interagiscono come serrature e chiavi, dove solo una specifica molecola può adattarsi a una particolare regione della proteina. Queste interazioni fanno sì che la proteina cambi forma – nel caso di Kir2, il colesterolo che scorre in queste regioni interferisce con i tentativi della proteina di aprirsi o chiudersi per consentire agli ioni di potassio di entrare in una cellula cardiaca. Nel loro modello, Akpa, Barbera e Levitan hanno identificato quattro “serrature” sul canale di ioni Kir2 che le molecole di colesterolo hanno tentato di occupare.

Il colesterolo può effettivamente appartenere ad alcune di queste serrature, ma stiamo anche vedendo che cerca di spostarsi in luoghi che dovrebbero probabilmente non essere occupati, il che interferisce con la capacità della proteina di cambiare la sua forma in un modo che gli permette di aprirsi e chiudi normalmente “, dice Akpa. “Questo è un problema perché le cellule richiedono ai canali ionici di orchestrare una sofisticata coreografia di ioni che si muovono dentro e fuori in momenti diversi, in pratica è come fare una sinfonia di scambi di ioni e inserire una nota sbagliata“.

Il lavoro futuro per il team si concentrerà specificamente su come il colesterolo aggiuntivo cambia la capacità della proteina di aprirsi e chiudersi.

Fonte: News NCSU

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