Le transporteur humain de glutamine ASCT2 est régulé positivement dans plusieurs formes de cancer. C'est également la plate-forme d'accueil pour une large gamme de rétrovirus pathogènes. Une équipe de scientifiques de l'Université de Groningue a utilisé la cryomicroscopie électronique pour élucider la structure de la protéine, qui peuvent générer des pistes pour le développement de médicaments. Les résultats ont été publiés dans Nature Biologie structurale et moléculaire le 5 juin.

Dans les cellules humaines, la protéine ASCT2 importe l'acide aminé glutamine et maintient l'équilibre des acides aminés dans de nombreux tissus. La quantité d'ASCT2 est augmentée dans plusieurs types de cancer, probablement en raison d'une demande accrue de glutamine. Par ailleurs, plusieurs types de rétrovirus infectent les cellules humaines en s'amarrant d'abord sur cette protéine.

ASCT2 fait partie d'une famille plus large de transporteurs similaires. Pour comprendre le fonctionnement de cette famille de transporteurs d'acides aminés, et pour aider à concevoir des médicaments qui bloquent le transport de la glutamine par ASCT2 ou son rôle de station d'accueil virale, Des scientifiques de l'Université de Groningue ont résolu la structure 3-D de la protéine. Ils ont eu recours à la technique de la cryo-microscopie électronique à particule unique, car ils n'ont pas réussi à faire pousser des cristaux à partir de la protéine, qui sont nécessaires pour les études de diffraction des rayons X. Le gène humain pour ASCT2 a été exprimé dans des cellules de levure, et la protéine humaine a été purifiée pour l'imagerie.

La structure a été déterminée à une résolution de 3,85 Å, qui a révélé de nouvelles perspectives frappantes. "C'était une cible difficile, car il est plutôt petit pour cryo-EM, " déclare Cristina Paulino, professeure adjointe de biologie structurale, qui est à la tête de l'unité Cryo-EM de l'Université. "Mais il a aussi une belle structure trimérique symétrique, ce qui aide."

Structure élévatrice

Les images cryo-EM révèlent un type familier de structure de levage, dans lequel une partie de la protéine se déplace de haut en bas à travers la membrane cellulaire. En position haute, le substrat entre dans l'ascenseur, qui descend ensuite pour libérer le substrat à l'intérieur de la cellule. La structure de l'ASCT2 a révélé l'ascenseur en position basse. "À notre surprise, cette partie de la protéine était plus basse que nous n'avions jamais vu auparavant dans des structures protéiques similaires, " dit le professeur de biochimie Dirk Slotboom. " Et il a été tourné. On pensait que le substrat entre et sort de l'ascenseur par différentes ouvertures, mais nos résultats suggèrent qu'il pourrait bien utiliser la même ouverture."

Ces informations pourraient aider à concevoir des molécules qui arrêtent le transport de la glutamine par ASCT2, dit Albert Guskov, professeur assistant en cristallographie. "Certains tests sur des souris avec de petites molécules qui bloquent le transport ont été publiés." Bloquer le transport de la glutamine serait un moyen de tuer les cellules cancéreuses. "Cette nouvelle structure permet une conception plus rationnelle des inhibiteurs de transport."

Une autre observation surprenante concerne les pointes qui dépassent à l'extérieur de chacun des trois monomères. "Ils n'ont jamais été vus auparavant, " dit Slotboom. " Ce sont les endroits où les rétrovirus s'amarrent. " Ceci est cohérent avec les études mutagènes réalisées par d'autres. Encore une fois, connaître la forme des pointes pourrait aider à concevoir des molécules qui empêchent les virus de s'amarrer.

La structure de la protéine a été résolue en environ quatre mois, ce qui est remarquablement rapide pour cryo-EM. Un groupe multidisciplinaire de scientifiques a travaillé en parallèle, qui a accéléré le processus. Par ailleurs, doctorat étudiante Alisa Garaeva, qui est le premier auteur de l'article, a joué un rôle central dans le bon déroulement du projet.

Des études futures seront menées pour capturer ASCT2 dans différentes configurations, par exemple à l'intérieur d'une bicouche lipidique plutôt que les micelles détergentes utilisées dans la présente étude, et avec l'ascenseur dans différentes positions. Paulin, Slotboom et Guskov concluent que l'étude de différents états les aidera à comprendre comment cette protéine fonctionne.