Nuove scoperte sulla trasparenza del cristallino (22/08/2013)

Alcuni ricercatori sono riusciti a vedere immagini dinamiche a scala atomica di una proteina necessaria per mantenere la trasparenza del cristallino dell'occhio.

Le proteine Aquaporin formano dei canali tra le cellule e si trovano in diversi tessuti; l'aquaporin zero (AQP0) si trova esclusivamente nel cristallino dei mammiferi, quello che mette a fuoco le immagini sulla retina posta sul fondo dell'occhio.
Il cristallino è essenzialmente composto da fibre che contengono acqua ed alcune proteine. La compattezza e la vicinanza di queste fibre permettono di avere un elemento uniforme che permette il passaggio della luce come fosse vetro.

IMAGE: Due immagini per lo stesso canale dell'aquaporin-0. A sinistra il canale è aperto e permette il passaggio di molecole di acqua, in rosso. A destra il canale è chiuso perché aminoacidi al centro si sono ribaltati verso l'interno. Credit: Reichow et al. Nature Structural and Molecular Biology.

Uno sviluppo anomalo o cambiamenti legati all'età possono portare alla cataratta, che è un'opacizzazione del cristallino che porta un calo della vista. Altre possibili concause possono essere il fumo, il diabete e fattori genetici. Cambiamenti nel gene AQP0 possono portare cataratta congenita ed aumentare il rischio di cataratta legata all'età.

Il Dr. Houmam Araj, che sovraintende ai programmi sul cristallino, la cataratta ed i sistemi oculomotori presso il NIH’s National Eye Institute (NEI), U.S., che ha contribuito al finanziamento della ricerca, spiega che si ritiene che il canale AQP0 svolga un ruolo vitale nel mantenimento della trasparenza del cristallino e nella regolazione del volume di acqua all'interno delle fibre del cristallino. Perciò comprendere i dettagli molecolari su come l'acqua fluisce nel canale può portare ad una migliore comprensione della cataratta.

La chiusura del canale AQP0 è regolata da una proteina sensibile al calcio che si chiama calmodulina, ma il meccanismo sottostante era poco chiaro. Alcuni modelli avevano ipotizzato che la calmodulina funzionasse semplicemente come un tappo che riempie il canale, ma il nuovo studio, pubblicato su Nature Structural and Molecular Biology mostra in modo molto più dettagliato e sfumato il processo per il quale la calmodulina prende il controllo del canale aperto e lo forza a chiudersi.

Il meccanismo, semplificando, è questo: il canale AQP0 è formato da quattro unità identiche a forma di botte, legate insieme da parte a parte. I ricercatori hanno scoperto che in presenza di calcio la calmodulina si lega ad una unità e quindi ad un'altra, come se stesse stringendole. Questo fa torcere leggermente il canale permettendo solo a qualche aminoacido di passare, finendo al centro e bloccando il flusso dell'acqua.
In pratica la calmodulina funziona come la saracinesca che chiude un tubo.

Tutto ciò potrà forse permettere di intervenire in modi alternativi nei confronti della cataratta, prima che questa si evolva.

Ma non solo. Quanto scoperto sulla calmodulina interessa anche altri aspetti della salute perché questa interagisce con una varietà di canali proteinici e quindi potrebbero aprirsi la strada per nuovi farmaci per altri problemi. Oltre all'aquaporin nel nostro corpo vi sono altri canali che interessano le cellule nervose, la contrazione dei muscoli ed il battito ritmico del cuore. Questo è il primo modello strutturale sul legame tra la calmodulina e i canali proteinici.

Per saperne di più
Vedi la pagina in inglese della notizia e
http://www.nih.gov

Marco Dal Negro