Il canale “CaV2.2”, uno dei canali del calcio voltaggio-dipendenti che controllano l’afflusso di ioni calcio ed è espresso sul terminale assonale delle cellule nervose per controllare la produzione di neurotrasmettitori, è fondamentale per la trasmissione del segnale tra le cellule nervose. Disturbi mentali come il disturbo bipolare, la schizofrenia, l’autismo, l’epilessia e il dolore cronico sono stati collegati a problemi con la regolazione dell’attività di CaV2.2.
I fosfolipidi sono gli elementi costitutivi del membrana cellulare. È ben noto che il fosfolipide PIP2 è cruciale per la funzione dei canali del calcio voltaggio-dipendenti. Tuttavia, l'esatto meccanismo con cui PIP2 controlla la funzione dei canali del calcio non è stato determinato a causa della struttura complessa in cui sono legate diverse subunità.
Il gruppo di ricerca del professor Suh Byung-chang presso il Dipartimento di Scienze del cervello, DGIST, ha identificato il meccanismo di regolazione dei canali del calcio, che sono essenziali per la trasmissione del segnale tra cellule nervose. Hanno studiato il meccanismo molecolare di PIP2 relativo all'attivazione di vari recettori e canali ionici.
Gli scienziati, in particolare, hanno dimostrato che la sensibilità del canale del calcio voltaggio-dipendente a PIP2 dipende dal grado in cui la sua subunità ausiliaria, nota come unità 2, è attaccata alla membrana cellulare.
Queste indagini sono servite come base per questo studio, che ha cercato di determinare il meccanismo fondamentale mediante il quale PIP2 regola l'attività CaV2.2 in modo diverso a seconda che l'unità 2 sia fisicamente o molecolarmente collegata alla membrana cellulare. Il gruppo di ricerca ha utilizzato la ricombinazione genetica per sviluppare diversi modelli mutanti di canali CaV2.2 e due unità, che sono stati poi verificati mediante metodi elettrofisiologici.
Di conseguenza, si è scoperto che PIP2 si lega al "loop I-II", al quale si legano le unità β2, nel canale CaV2.2 e a "S4II", uno dei domini di rilevamento della tensione, rispettivamente, per regolare l'attività del canale. Inoltre, si è scoperto che il legame di PIP2 al circuito I-II è determinato a seconda che l'unità β2 si leghi alla membrana cellulare, regolando così l'attività di CaV2.2.
Inoltre, è stato confermato che l'attività di CaV2.2 potrebbe essere regolata in tempo reale sviluppando un sistema in grado di controllare artificialmente il legame di PIP2 al circuito I-II di CaV2.2 applicando l'unità β2.
Gli scienziati noto, “Il risultato ha identificato un nuovo meccanismo d’azione per l’attività del canale CaV2.2, che svolge un ruolo vitale nella trasmissione del segnale tra le cellule nervose. Si prevede che fornirà un indizio importante per il trattamento dei disturbi mentali, come l’autismo, il disturbo bipolare e la schizofrenia, e delle malattie neurologiche fatali, come l’epilessia e il dolore cronico in futuro”.
Riferimento della Gazzetta:
- Cheon-Gyu Park, Wookyung Yu, Byung-Chang Suh, Basi molecolari della regolazione dipendente da PIP2 del canale CaV2.2 e la sua modulazione da parte delle subunità CaV β. eLife. DOI: 10.7554 / eLife.69500
