Científicos japoneses han descubierto cómo una proteína llamada Xkr4 es activada por iones de calcio para indicar a las células inmunes que las ayuden a limpiar las células moribundas. Este hallazgo muestra un papel único del calcio en las membranas celulares y podría proporcionar nuevos conocimientos sobre los mecanismos de limpieza celular. Los científicos descubrieron que el calcio extracelular media la activación de una proteína de membrana que ondea una bandera que señala la muerte celular.
Un equipo de investigación codirigido por científicos del Instituto de Ciencia Integrada de Materiales Celulares (iCeMS) de la Universidad de Kyoto en Japón ha revelado el mecanismo por el cual las células moribundas activan una proteína que desencadena una señal de "cómeme" de las células inmunes para limpiar los desechos celulares. Estos hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Nature Communications.
Esta proteína se llama Xkr4 y es una de las proteínas de la familia Xkr en la membrana celular. Xkr4 altera el fosfolípido fosfatidilserina desde el interior de la membrana celular (normalmente ubicado dentro de la membrana celular) hacia el exterior de la membrana celular. La transferencia de fosfatidilserina al exterior de la membrana celular es una señal de que la célula está a punto de morir y también es una señal que atrae a los fagocitos para que fagociten los desechos.
Proceso de activación xkr4
Los investigadores descubrieron previamente que para convertirse en un disruptor de fosfatidilserina, la cola citoplásmica C-terminal de Xkr4 primero debe escindirse para formar un dímero con otro Xkr4 y exponer un sitio de unión. Este sitio de unión luego se une a otro fragmento de proteína llamado XRCC4.
Sin embargo, en entornos experimentales, la unión de XRCC4 a Xkr4 por sí sola no es suficiente para activar Xkr4. Esto sugiere que se necesitan otros ingredientes.
El papel de los iones de calcio.
El equipo de investigación japonés descubrió que los iones de calcio son necesarios para activar Xkr4. Los iones de calcio cargados positivamente fuera del entorno celular se unen a tres aminoácidos cargados negativamente en las dos "hélices" de la proteína Xkr4. Esta combinación lleva a Xkr4 de un estado intermedio a un estado completamente activado.
"Descubrimos que el calcio extracelular actúa como un pegamento molecular para la hélice transmembrana Xkr4, activando Xkr4", explica el bioquímico de iCeMS Jun Suzuki.
Efectos inesperados del calcio e investigaciones futuras.
Sorprendentemente, se sabe que el calcio extracelular participa en la regulación de la actividad de las proteínas en el entorno intracelular y extracelular, pero no en la propia membrana celular. "Hemos descubierto inesperadamente que el calcio extracelular penetra en la región transmembrana de la proteína y conecta las dos hélices transmembrana", dijo Suzuki.
El estudio también sugiere que los iones de calcio pueden ser importantes para activar otros miembros de la familia de proteínas Xkr, específicamente Xkr8 y Xkr9, lo que podría ayudar a dilucidar el mecanismo de acción de estas y otras proteínas enzimáticas revueltas.
Los próximos pasos del equipo serán estudiar la función de Xkr4 en las células nerviosas y explorar su papel en el cerebro.
Referencia Panpan Zhang, Masahiro Maruoka, Ryo Suzuki, Hikaru Katani, Yu Dou, Daniel M. Packwood, Hidetaka Kosako, Motomu Tanaka y Jun Suzuki publicado en Nature Communications el 11 de septiembre de 2023: "El calcio extracelular actúa como adhesivo molecular para que las hélices transmembrana activen el disruptor Xkr4"
DOI:10.1038/s41467-023-40934-2
Fuente compilada: ScitechDaily