Rivelato meccanismo ultraveloce delle pompe Ca2+

Un nuovo studio pubblicato su Nature descrive come le Plasma Membrane Ca2+-ATPasi (PMCA) estraggono ioni calcio con una velocità senza precedenti, grazie a una serie di conformazioni molecolari chiave identificate mediante crio-microscopia elettronica.

Introduzione

Le PMCA sono proteine di membrana essenziali per il mantenimento dell’omeostasi del calcio nelle cellule. Regolando i livelli di Ca2+ citosolico, queste pompe intervengono in processi come la contrazione muscolare, la trasmissione sinaptica e la via di segnalazione cellulare.

Struttura e meccanismo

Utilizzando crio-EM ad alta risoluzione, gli autori hanno catturato diverse conformazioni funzionali delle PMCA, corrispondenti ai passaggi di legame, trasporto e rilascio dei due ioni Ca2+. Le analisi hanno svelato un’accelerazione del ciclo catalitico quando il dominio regolatorio si distacca dalla testa catalitica, liberando l’elica trasmembrana per un movimento più rapido.

• Determinazione di stati E1 e E2 con risoluzione inferiore a 3 Å.
• Ruolo cruciale del dominio regulatory A (autoinibitore) nella modulazione della velocità.
• Spostamento lever-like delle eliche TM2 e TM3 favorisce il rilascio rapido degli ioni.

Implicazioni nella biologia cellulare

La comprensione di questo meccanismo molecolare apre nuove prospettive per la modulazione farmacologica delle PMCA, potenziale strategia terapeutica in patologie caratterizzate da disfunzioni del calcio, come cardiopatie e neurodegenerazione.

Conclusioni

Grazie all’integrazione di tecniche strutturali e biochimiche, il lavoro fornisce un modello dettagliato del trasporto ultrarapido di Ca2+ attraverso la membrana plasmatica. Queste scoperte rappresentano un avanzamento significativo nella biochimica delle pompe ioniche e nel design di possibili inibitori o attivatori specifici.