Come una proteina chiave aiuta le cellule del cancro al seno a sopravvivere / How a Key Protein Helps Breast Cancer Cells Survive

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori hanno caratterizzato la struttura e la funzione di una proteina chiave che aiuta le cellule del cancro al seno a sopravvivere.

Gli scienziati dell'UCLA hanno caratterizzato la struttura e la funzione di una proteina chiave per la sopravvivenza nelle cellule del cancro al seno, il che aiuta a spiegare come questi tumori resistono allo stress ambientale e prosperano in ambienti acidi e poveri di ossigeno, che normalmente sarebbero tossici per le cellule sane.

Le cellule del cancro al seno si affidano ad una proteina trasportatrice chiamata NBCn1 per portare gli ioni alcalini all'interno della cellula e mantenere un pH interno favorevole. Utilizzando la microscopia crioelettronica avanzata combinata con la modellazione computazionale, i ricercatori hanno dimostrato che NBCn1 sposta due ioni sodio ed uno ione carbonato attraverso un efficiente movimento "simile a quello di un ascensore" che riduce al minimo il consumo di energia. Ciò consente a NBCn1 di raggiungere un'elevata velocità di trasporto di circa 15.000 ioni al secondo, aiutando le cellule tumorali a mantenere un pH interno che ne promuove la sopravvivenza, la divisione e la resistenza allo stress acido. 

SFONDO

I microambienti tumorali sono spesso acidi a causa dei bassi livelli di ossigeno e dell'elevata attività metabolica. Le cellule sane faticano a sopravvivere in queste condizioni, ma le cellule tumorali si adattano regolando la propria chimica interna. NBCn1 è un trasportatore della membrana plasmatica noto per contribuire al controllo del pH cellulare, ma fino ad ora si sapeva poco sulla sua struttura precisa o su come ottenga un trasporto ionico così efficiente.

METODO

Per comprendere il funzionamento di questa proteina, i ricercatori hanno utilizzato la microscopia crioelettronica per catturare la prima struttura atomica tridimensionale dell'NBCn1 umano. Hanno quindi applicato la modellazione computazionale per studiare la dinamica della proteina ed il modo in cui interagisce con gli ioni. Questo approccio combinato ha permesso al gruppo di visualizzare i cambiamenti strutturali dell'NBCn1 e di identificare i percorsi che gli ioni seguono durante il passaggio attraverso il trasportatore.

IMPATTO

Grazie alla comprensione della struttura e della funzione di NBCn1, lo studio fornisce un modello per la progettazione di farmaci in grado di bloccare questo trasportatore e alterare l'equilibrio chimico interno da cui dipendono le cellule tumorali. Colpire specificamente questa proteina nelle cellule tumorali potrebbe offrire un modo preciso per indebolire i tumori riducendo al minimo i danni ai tessuti sani.

"Questo lavoro fa progredire il campo del metabolismo delle cellule tumorali e della biologia del trasporto di membrana, fornendo il primo modello a livello atomico di NBCn1, un importante regolatore del pH cellulare", ha affermato  il Dott. Ira Kurtz, Professore di Medicina, Titolare della Cattedra Factor in Nefrologia Molecolare e membro dell'UCLA Brain Research Institute. "Collegando la struttura della proteina, l'energetica degli ioni e la funzione, lo studio mostra come piccoli movimenti molecolari possano generare un'elevata efficienza di trasporto. Queste intuizioni colmano un divario critico tra la biofisica di base e le terapie contro il cancro e gettano le basi per nuove strategie che mirano alla regolazione del pH come fattore vulnerabile nelle cellule tumorali".

ENGLISH

Researchers have characterised the structure and function of a key protein that helps breast cancer cells survive.

UCLA scientists have characterized the structure and function of a key survival protein in breast cancer cells that helps explain how these tumors resist environmental stress and thrive in acidic, low-oxygen environments that would normally be toxic to healthy cells.

Breast cancer cells rely on a transporter protein called NBCn1 to bring alkali ions into the cell and maintain a favorable internal pH. Using advanced cryo-electron microscopy combined with computational modeling, the researchers showed that NBCn1 moves two sodium ions and one carbonate ion through an efficient “elevator-like” motion that minimizes energy use. This allows NBCn1 to achieve a high transport rate of approximately 15,000 ions per second, helping tumor cells maintain an internal pH that promotes survival, division and resistance to acidic stress. 

BACKGROUND

Tumor microenvironments are often acidic due to low oxygen levels and high metabolic activity. Healthy cells struggle to survive under these conditions, but cancer cells adapt by regulating their internal chemistry. NBCn1 is a plasma membrane transporter known to help control cellular pH, but until now, little was understood about its precise structure or how it achieves such efficient ion transport.

METHOD

To understand how this protein works, the researchers used cryo-electron microscopy to capture the first atomic, three-dimensional structure of human NBCn1. They then applied computational modeling to study the protein’s dynamics and how it interacts with ions. This combined approach allowed the team to visualize NBCn1’s structural changes and identify the pathways ions take as they pass through the transporter.

IMPACT

By understanding the structure and function of NBCn1, the study provides a blueprint for designing drugs that could potentially block this transporter and disrupt the internal chemical balance that cancer cells depend on. Targeting this protein in cancer cells specifically could offer a precise way to weaken tumors while minimizing harm to normal tissue.

“This work advances the field of cancer cell metabolism and membrane transport biology by providing the first atomic-level model of NBCn1, a major regulator of cellular pH,” said Dr. Ira Kurtz, a Distinguished Professor of Medicine, Factor Chair in Molecular Nephrology and a member of the UCLA Brain Research Institute. “By linking the protein’s structure, ion energetics, and function, the study shows how small molecular motions can generate high transport efficiency. These insights bridge a critical knowledge gap between basic biophysics and cancer therapeutics and lay the groundwork for new strategies that target pH regulation as a vulnerability in tumor cells.”

Da:

https://www.technologynetworks.com/cancer-research/news/how-a-key-protein-helps-breast-cancer-cells-survive-407724?utm_campaign=NEWSLETTER_TN_Breaking%20Science%20News&utm_medium=email&_hsenc=p2ANqtz-9iEjBe0izJo4eBTLc_IpSMOPAdyKbhRSRl9tpL8Hvafo-DCghgWjkPfhALPjR_TDe3nN7vWfDVsTvlJK-k00xbr9KUd_oZphrMz45A-eRDFt7Rd1U&_hsmi=393438284&utm_content=393438284&utm_source=hs_email