I ricercatori del National Institutes of Health hanno sviluppato un modello di come i mitocondri – i produttori di energia nelle cellule – ottengono il minerale essenziale magnesio attraverso il canale mitocondriale RNA Splicing 2 (MRS2). I loro risultati, pubblicati in Comunicazioni sulla naturafornendo conoscenze di base sul processo necessario per la salute muscolo-scheletrica, la funzione nervosa e l’immunità.

sfondo

Minerale magnesio È un nutriente essenziale ottenuto attraverso la dieta, compresi alimenti come verdure a foglia verde, verdure, banane, noci, semi, latte e alcuni pesci grassi. Il magnesio è necessario per molti processi biologici, tra cui la produzione di energia cellulare chiamata adenosina trifosfato (ATP), la replicazione del DNA e la sintesi e stabilità proteica. Il magnesio funge anche da cofattore per centinaia di enzimi. La disregolazione del magnesio può portare a una varietà di malattie, tra cui malattie muscolo-scheletriche, malattie cardiache, deficienza immunitaria, morbo di Parkinson e cancro. La carenza di magnesio è comune e associata ad un aumentato rischio di problemi cardiovascolari e digestivi.

Nei mitocondri – gli organelli delle cellule in cui viene prodotta l’energia e avvengono i processi metabolici – il magnesio passa attraverso il canale MRS2. Tuttavia, i ricercatori non sono sicuri di come venga regolato il trasporto del magnesio attraverso questo canale.

risultati

In un nuovo studio dell’Unità di Biologia Strutturale del NICHD, i ricercatori hanno utilizzato la microscopia elettronica criogenica per rivelare la struttura dell’MRS2 umano in presenza e in assenza di magnesio. Il team ha scoperto che MRS2 è una struttura a cinque unità, ovvero un canale pentamerica, con un poro centrale attraverso il quale passa il magnesio. Hanno identificato due regioni chiave, chiamate R332 e M336, che fungono da porte per regolare l’ingresso del magnesio.

Oltre al noto “filtro ionoselettivo” all’ingresso del poro, che attira gli ioni di magnesio con carica positiva, i ricercatori hanno trovato una varietà di residui con carica negativa, che possono dirigere gli ioni di magnesio. Il team ha inoltre identificato nuove interazioni tra le subunità del canale. Tutte queste caratteristiche sono coinvolte nella regolazione della funzione del canale.

indicazione

Questi risultati sono tra i primi studi pubblicati per determinare la struttura dell’MRS2 umano e spiegare come regola il trasporto del magnesio. Questa conoscenza può essere utile ai ricercatori che studiano condizioni o malattie in cui la regolazione del magnesio nel corpo viene interrotta.

riferimento

Lai LTF, Balaraman J., Zhou F. e Matthies D. Le strutture Cryo-EM del canale del magnesio umano MRS2 rivelano meccanismi di gating e regolazione. Comunicazioni sulla natura doi: 10.1038/s41467-023-42599-3 (2023)