L'une des causes des maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer est la calcification du noyau basal du cerveau, qui bloque les canaux protéiques membranaires à la surface des cellules cérébrales, empêchant la transmission des molécules de signal et des nutriments aux cellules. Une équipe de recherche dirigée par le professeur Sun Yuh-Ju de l'Institut de bioinformatique et de biologie structurale, travaillant en collaboration avec le laboratoire de Chwan-Deng Hsiao à l'Institut de biologie moléculaire de l'Academia Sinica, a récemment résolu le mystère qui entoure depuis longtemps la structure moléculaire du «Transporteur de phosphate» et ses découvertes devraient avoir un impact significatif sur la recherche sur le traitement de la démence. Les résultats de recherche de l’équipe ont été publiés dans le numéro d’août de Progrès scientifiques.
Le professeur Sun Yuh-Ju de l'Institut de bioinformatique et de biologie structurale montre au membre de l'équipe Tsai Jia-Yin comment faire pousser un cristal. (Photo: Business Wire)
Selon Sun, les protéines membranaires, telles que les récepteurs, les transporteurs et les canaux, sont responsables de la transmission des signaux et de l'apport d'énergie aux cellules, et jouent donc un rôle très important dans le développement des produits pharmaceutiques. Le transporteur de phosphate humain (hPiT) est une protéine membranaire importante pour le transport des ions phosphate et sodium dans les cellules cérébrales. Mais des changements pathologiques peuvent bloquer ce transport, permettant au phosphate de calcium de précipiter à la surface de la membrane cellulaire, ce qui finira par entraîner une calcification du noyau basal, produisant ainsi les symptômes neurodégénératifs typiques de la maladie de Parkinson et de la maladie d'Alzheimer.
Sun a déclaré que l'analyse du transporteur de phosphate humain et la localisation du site des variants des patients sont importants pour trouver un traitement pour la calcification cérébrale. L'étape suivante consiste à coopérer avec les médecins pour concevoir des médicaments basés sur cette structure, en utilisant des calculs et des simulations informatiques pour mener des expériences afin d'identifier de petites molécules chimiques efficaces pour restaurer le fonctionnement normal des protéines membranaires. Chwan-Deng Hsiao, spécialiste de la biophysique, a joué un rôle clé dans cette recherche innovante. Après que l'équipe de recherche de Sun a analysé la structure tridimensionnelle du transporteur de phosphate humain, Hsiao a utilisé une membrane cellulaire artificielle pour déterminer si une mutation à l'emplacement cible empêcherait la protéine membranaire de transporter le phosphate.
Il existe plus de 30 000 types de protéines dans le corps humain, parmi lesquelles les protéines membranaires sont les plus importantes et les moins comprises, c'est pourquoi Sun en a fait l'objet de ses recherches. Il a fallu 5 ans pour analyser la structure moléculaire du transporteur de phosphate.
La première étape de l'analyse de la structure moléculaire de la protéine membranaire consiste à cultiver le cristal de protéine membranaire. Cristal transporteur de phosphate humain qui ne fait qu'un dixième de la taille d'un grain de sésame, Sun a déclaré que sa forme angulaire, scintillante et translucide contient des informations importantes sur la structure moléculaire, de sorte qu'il est «plus précieux et plus beau qu'un diamant».
Le membre de l’équipe chargé de la croissance des cristaux de protéines membranaires était Tsai Jia-Yin, chercheur postdoctoral à l’Institut de bioinformatique et de biologie structurale du NTHU.
La source:
Université nationale Tsing Hua (NTHU)
