Après cinq ans d'expérimentation, des chercheurs de l'Université de Copenhague ont réussi à cristalliser et à cartographier une nouvelle conformation de LeuT, une protéine bactérienne qui appartient à la même famille de protéines que les soi-disant transporteurs de neurotransmetteurs du cerveau.

Ces transporteurs sont des protéines spéciales qui siègent dans la membrane cellulaire. Comme une sorte d'aspirateur, ils recapturent certains des neurotransmetteurs que les cellules nerveuses libèrent lorsqu'elles s'envoient un signal.

Certains médicaments ou substances agissent en bloquant les transporteurs, augmenter la quantité de certains neurotransmetteurs à l'extérieur des cellules nerveuses. Par exemple, les antidépresseurs inhibent la recapture du neurotransmetteur sérotonine, tandis qu'un stupéfiant tel que la cocaïne inhibe la recapture du neurotransmetteur dopamine.

"Les transporteurs sont extrêmement importants pour réguler la signalisation entre les neurones du cerveau et donc l'équilibre du fonctionnement de l'ensemble du système. Vous ne pouvez pas vous en passer, " dit Kamil Gotfryd, premier auteur et professeur agrégé au Département des sciences biomédicales qui, pendant l'étude, était un post-doctorant au Département des neurosciences.

« Non seulement la nouvelle découverte nous apporte des connaissances scientifiques de base supplémentaires sur les protéines de transport complexes. Elle a également des perspectives en ce qui concerne le développement de méthodes pharmacologiques, avec lequel nous pouvons changer la fonction des transporteurs. En d'autres termes, la découverte peut conduire à de meilleurs médicaments, " il ajoute.

De la bactérie au cerveau humain

Évolutionniste, les transporteurs dérivent des bactéries les plus primitives, qui les ont développés pour absorber les nutriments, tels que les acides aminés, de l'environnement pour survivre.

Depuis, des transporteurs spécialisés se sont développés pour remplir diverses fonctions. Par exemple, pour transporter des neurotransmetteurs dans les neurones du cerveau humain. Toujours, le principe de base est le même, à savoir que le transporteur fonctionne en s'ouvrant et se fermant alternativement à l'intérieur et à l'extérieur d'une cellule, respectivement.

Lorsqu'un transporteur est ouvert vers l'extérieur, il peut capturer des substances émettrices ou des acides aminés. Après, la protéine utilise des ions sodium pour modifier sa structure afin qu'elle se ferme vers l'extérieur et s'ouvre à la place à l'intérieur de la cellule où la substance transportée est libérée et absorbée.

Cycle complet

Dans les années récentes, La cristallographie aux rayons X a permis aux chercheurs de cartographier trois étapes du mécanisme de transport :ouvert vers l'extérieur, occlus vers l'extérieur et ouvert vers l'intérieur.

Pour que le cycle soit complet, les chercheurs ont depuis longtemps conclu qu'il doit également y avoir un stade occlus vers l'intérieur de la protéine. Cependant, puisque cette structure est instable, il a longtemps été difficile de le figer et ainsi de pouvoir le cartographier.

Mais maintenant, après de nombreuses épreuves, des chercheurs de l'Université de Copenhague ont réussi à conserver un transporteur pour l'émetteur de la leucine, un LeuT, précisément à ce stade.

"Nous travaillons là-dessus depuis cinq ans, et peu importe ce que nous avons fait, nous n'avons jamais eu la structure que nous voulions. Mais soudain, c'est arrivé, " déclare le professeur et chef de département Ulrik Gether du département de neurosciences.

"Notre étude est en fait—je dirais—"le chaînon manquant". " il ajoute.

Une clé pour plus de découvertes

Ulrik Gether explique que la clé pour résoudre le mystère de longue date était en partie une mutation du transporteur et en partie un remplacement de la substance leucine par la substance apparentée, mais molécule de phénylalanine légèrement plus grosse.

La combinaison, pour ainsi dire, a maintenu le transporteur suffisamment longtemps dans la position souhaitée pour que les chercheurs puissent le purifier, cristalliser, et cartographier sa structure.

À la fois, Ulrik Gether explique que le degré élevé de similitude entre les différents types de transporteurs permet aux chercheurs d'établir des parallèles avec les transporteurs d'un large éventail d'autres neurotransmetteurs.

"Maintenant que nous en savons plus sur LeuT, le résultat peut être transféré à d'autres transporteurs d'autres neurotransmetteurs. Nous pensons que nous pouvons généraliser et créer de meilleurs modèles pour, par exemple, dopamine, les transporteurs de la sérotonine et du GABA qui sont des cibles pour les médicaments pour traiter le TDAH, dépression et épilepsie, respectivement, " dit Ulrik Gether.

Selon le chef du département, la prochaine étape est de continuer à travailler avec les transporteurs trouvés dans les cellules nerveuses humaines.