Cellers pH regleras av hissar

När natriumjoner förflyttas in i celler kan det ske med en hiss-liknande mekanism.  Dessa nya bevis från ett av SSF:s strategiska centrum kan få stor betydelse för förståelsen av hur celler fungerar och för att utveckla nya läkemedel, till exempel mot cancer.

Frågan om hur laddade molekyler, joner, förflyttar sig över cellens oladdade membran har stått i fokus för forskares intresse sedan decennier tillbaka. Två nobelpris har på olika sätt behandlat detta. 

Redan under 1960-talet presenterades förslag för denna mekanism. Den ena metoden innebär att en jon passerar över membranet genom kanaler som öppnar sig ömsom mot membranets ena sida, ömsom mot den andra. Detta är helt accepterat i forskningen idag. Här binder en jon till den centrala delen av ett protein som sitter i cellmembranet. Proteinet ändrar sedan sin form vilket gör att jonen släpps ut på andra sidan. Proteinet är uppbyggt av flera olika delar, domäner. I den här mekanismen är det två huvuddomäner som ändrar sin form.

Bevis för omtvistad metod

Det andra sättet för ett laddat ämne, till exempel en natriumjon, att ta sig igenom cellens membran är med hjälp av en bärare. Jonen fäster vid ett protein som då bär jonen över membranet, bara genom att en av proteinets domäner rör sig fram och tillbaka över membranet. Det har funnits forskning som har pekat på att det kan gå till på detta sätt, men den har mötts med skepsis av forskarsamfundet. Men nu kommer en forskargrupp vid SSF:s strategiska forskningscentrum Centre for Biomembrane Research, CBR, med bevis för att det faktiskt kan fungera på det sättet.

– Det är det här vi ser. Natriumjonen hänger sig fast vid ett protein. Proteinet tar med sig natriumjonen genom membranet och släpper av den på andra sidan membranet. Sedan åker proteinet tillbaka genom membranet igen, som en hiss, förklarar David Drew, forskare vid CBR och Stockholms universitet.

pH-förändring kan ge sjukdom

Cellens inre pH har stor betydelse för cellens funktion. Vid bara en liten förändring försätts cellen i vila och slutar dela sig. Hur pH regleras genom införsel av joner kan därför påverka utveckling av sjukdomar som till exempel cancer eller hjärtkärlsjukdom. Hissmekanismen kan därför också vara ett tänkbart mål för framtidens läkemedel.

– Det här är verkligen coolt, säger David Drew om forskningen som baseras på röntgenkristallografi av transportproteiner från bakterier.
 
Resultaten publiceras i Nature.

Text: Karin Nordin