Ricerche

Il recettore più comune del glutammato nella regione dell'ippocampo del cervello è stato rivelato con metodi cryo-EM a singola particella. (Fonte: OHSU)

Degli scienziati hanno svelato la struttura di un recettore critico nel cervello associato alla memoria, all'apprendimento, al comportamento e all'umore.

La nuova ricerca, pubblicata oggi sulla rivista Science, è la prima a rivelare la struttura dei recettori AMPA nel loro stato naturale. Questa scoperta potrebbe portare a nuove conoscenze sul meccanismo alla base di una vasta gamma di disturbi e malattie del sistema nervoso.

L'autore senior Eric Gouaux PhD, scienziato senior e docente di neuroscienze della Oregon Health & Science University (OHSU), ha detto:

"Questi sono interruttori elettrici fondamentali del cervello. Se questi interruttori non funzionano correttamente, il cervello non funziona. Possono insorgere convulsioni, perdita di memoria e condizioni neurodegenerative come il morbo di Alzheimer".

I ricercatori della OHSU di Portland in Oregon e del Pacific Northwest National Laboratory, hanno usato la microscopia crioelettronica (crio-EM, cryo-electron microscopy) e la spettrometria di massa mirata per rivelare l'architettura e la disposizione delle subunità dei recettori AMPA nei roditori.

I recettori AMPA sono attivati ​​dal neurotrasmettitore glutammato, formando i canali ionici permeabili che trasportano segnali tra le cellule in tutto il sistema nervoso.

Esplorando la composizione della struttura funzionante nei roditori, gli scienziati possono isolare le stesse strutture in campioni post-mortem di cervelli umani e fare paragoni. Potrebbero quindi essere in grado di determinare le differenze tra la struttura e l'organizzazione dei recettori AMPA sani e quelli nelle persone con malattie neurodegenerative.

In effetti, Gouaux ha detto che i ricercatori dell'OSHA intendono fare esattamente questo:

"È super emozionante. Non c'è alcuna garanzia, ma quello che vogliamo fare è capire come questi recettori sono diversi nelle malattie umane devastanti per le quali attualmente ci sono pochi trattamenti, se non nessuno. Se saremo in grado di ottenere nuove conoscenze sul meccanismo della malattia, potremmo delineare nuovi approcci per le terapie".

La nuova scoperta arriva attraverso una tecnica che sta rivoluzionando il campo della biologia strutturale. La capacità di usare la crio-EM migliora enormemente la capacità degli scienziati di distinguere i singoli recettori nel loro stato naturale o nativo.

In precedenza Gouaux si affidava alla cristallografia a raggi X per visualizzare strutture importanti nel sistema nervoso centrale, però tale tecnica richiede agli scienziati di impilare grandi quantità di molecole identiche in modo che possano essere cristallizzate per formare un'immagine artificiale della loro struttura nativa.

La Cryo-EM consente agli scienziati di vedere le molecole in dettaglio quasi atomico:

"È una tecnica delicata in cui è necessario solo un piccolo numero di molecole", ha detto Gouaux. "Ora possiamo esaminare il vero recettore come esiste nel suo stato naturale".