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Molecola del mese
di ottobre 2020
TRPV1 è un canale ionico sensibile al calore che contribuisce
alla sensazione del dolore
 Introduzione
Vi siete mai chiesti perché il peperoncino ha un sapore infuocato?
Le piante piccanti, per proteggersi, contengono prodotti chimici nocivi,
come la capsaicina nel peperoncino e la piperina nel pepe nero. Il recettore
TRPV1 è un canale ionico che si apre quando è attivato
da molecole come la capsaicina, ma anche quando la temperatura diventa
molto calda. Così contribuisce alla nostra sensibilità
sia al caldo sia al cibo piccante, scatenando sensazioni simili.
Strumenti piccanti
TRPV1 fa parte di una grande superfamiglia di canali ionici che sono
recettori a potenziale transiente (TRP) che rispondono a una grande
varietà di stimoli chimici e fisici come il freddo, gli agenti
rinfrescanti come il mentolo, l'acidità e i lipidi bioattivi.
I canali TRP hanno tutti una struttura simile con quattro subunità
identiche che formano un canale che si apre e si chiude in risposta
ad un particolare stimolo e permettono così ai cationi di attraversare
la membrana. La V di TRPV1 sta per molecole vanilloidi come la capsaicina
che si lega a questa proteina.
CrioEM e nanodischi
Nella figura qui sopra (file PDB 5is0)
è mostrato il recettore TRPV1 legato ad una molecola simile alla
capsaicina (magenta). La molecola si lega in una tasca compresa tra
le subunità, vicino ad uno dei cancelli che controllano il flusso
di ioni attraverso la cavità del canale. Questa struttura è
stata determinata purificando il canale e poi inserendolo in un nanodisco
di lipidi (mdm 9-2019) che è stato poi esaminato con
la microscopia crio-elettronica. Se esaminate le mappe di crioEM
alla EMDataBank (EMD-8119), vedrete il nanodisco di lipidi che circonda
la porzione della proteina che attraversa la membrana. I ricercatori
hanno scoperto che in questa tasca, normalmente, è inserito un
lipide di membrana (fosfatidil inositolo). Quando questo viene scalzato
(o dalla capsaicina o dal calore) il canale si attiva aprendosi. La
capsaicina è una molecola apolare simile ad un lipide che viene
prodotta dal peperoncino per difendersi da funghi patogeni. La
sua struttura è mostrata qui sotto.
. . . . . . . 
 Raccogliere
il calcio
Il canale TRPV5 ha un ruolo leggermente diverso. Si trova nei reni dove
aiuta a riassorbire il calcio in modo che questo non venga eliminato
con le urine. A differenza di TRPV1, il recettore TRPV5 è normalmente
aperto, consentendo al calcio dall'urina di rientrare nelle cellule
dei reni.
Se, però, la quantità di calcio è troppo alta,
la calmodulina
(mdm 8-2003), una proteina sensibile al calcio (mostrata in arancione
con il calcio rosso), si lega al TRPV5 per fermare il flusso di calcio
verso la cellula, come si vede qui a fianco (file PDB 6dmw).
Esplorando la struttura
La microscopia crioelettronica ha permesso ai ricercatori di catturare
la struttura di canali TRP in molti stati diversi.
Nella struttura qui sotto (file PDB 5irz)
si vede il canale TRPV1 chiuso. Le catene laterali di alcuni amminoacidi
che circondano il poro al centro della struttura (con atomi rappresentati
con sfere) si sono avvicinate tra loro per formare una barriera che
chiude il poro.
. . . . . . .
Nella prossima struttura (file PDB 5irx)
si vede il canale TRPV1 costretto a restare aperto da due tossine (una
viola, terafotossina) e l'altra magenta, resiniferatossina) che tirano
indietro gli amminoacidi barriera e mantengono libero il percorso degli
ioni attraverso il poro centrale.
. . . . . . . 
Spunti per ulteriori esplorazioni
Le strutture di molti canali TRP sono disponibili negli archivi PDB.
Provate a cercare "TRP channel" nel sito
PDB per esplorarne alcuni.
Molti altri canali ionici sono formati da un anello di più subunità.
Confrontate la struttura dei canali TRP con quella, per esempio, dei
canali Piezo1
(mdm 7-2018), dei canali
del potassio (mdm 2-2003) e dei canali
meccanosensibili (mdm 11-2008).
 Bibliografia
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