Des biologistes structuraux ont capturé des images du canal CALHM1 dans des neurones humains, ce qui leur a permis de mieux comprendre sa fonction et sa structure. Cette recherche pourrait aider à comprendre le rôle de CALHM1 dans la maladie d’Alzheimer et la perception du goût, et fournir une base pour le développement potentiel de médicaments.
Des chercheurs du Cold Spring Harbor Laboratory ont produit des images détaillées d’un canal neuronal connu sous le nom de Calcium Homeostasis Modulator Protein 1 (CALHM1), qui joue un rôle important dans divers processus physiologiques, y compris la perception du goût et peut-être la régulation de la maladie d’Alzheimer. La recherche met en évidence la structure et la fonctionnalité du canal CALHM1 et souligne le rôle des phospholipides dans la stabilisation du canal. Les résultats offrent une base pour une exploration plus approfondie du rôle de CALHM1 dans la santé humaine et de son potentiel en tant que cible médicamenteuse.
Sommaire
Le rôle de la protéine CALHM1 dans les neurones
Les neurones du corps humain sont parsemés de minuscules pores qui permettent le passage de molécules essentielles à l’intérieur et à l’extérieur de nos cellules. Ces canaux sont indispensables aux neurones pour transmettre les signaux qui facilitent nos mouvements, notre cognition et notre perception du monde. Récemment, des biologistes structurels du Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) ont acquis des images sans précédent de l’un des pores les plus importants présents dans les neurones humains, connu sous le nom de Calcium Homeostasis Modulator Protein 1, ou CALHM1.
CALHM1 et la maladie d’Alzheimer
Des études antérieures suggèrent que des mutations dans le gène Cahlm1 pourraient augmenter le risque de maladie d’Alzheimer. Les dernières recherches du CSHL offrent de nouvelles perspectives sur le fonctionnement du canal CALHM1 chez l’homme et sur la manière dont il peut être obstrué.
Fonctions de CALHM1
Hiro Furukawa, professeur au CSHL, et Johanna Syrjänen, chercheuse postdoctorale, ont consacré plusieurs années à l’étude de CALHM1, qui semble être impliqué dans un large éventail de processus physiologiques.
Dans notre langue, CALHM1 contribue à la perception de goûts tels que le sucré, l’acide ou l’umami. Dans notre cerveau, il pourrait jouer un rôle dans la régulation de l’accumulation d’une protéine formant une plaque liée à la maladie d’Alzheimer.
Structure et régulation de CALHM1
Furukawa, Syrjänen et leur équipe ont utilisé une technique connue sous le nom de cryo-microscopie électronique pour produire des images tridimensionnelles détaillées du canal CALHM1 humain.
Ces images illustrent la façon dont huit copies de la protéine CALHM1 s’assemblent pour former le canal circulaire. Chaque protéine comporte un appendice flexible qui s’étend dans le pore, gérant potentiellement son ouverture et sa fermeture, une caractéristique que Syrjänen assimile à des « tentacules de pieuvre ».
La microscopie cryo-électronique révèle que le canal CALHM1 humain présente un schéma d’assemblage à huit protéines, similaire à celui observé chez les poulets. Notez le nombre de structures colorées en forme de bras au-dessus. Le point au centre de l’image est le rouge ruthénium, un produit chimique que les chercheurs utilisent pour bloquer le canal. Crédit : Laboratoire Furkawa/Installation Cryo-EM/Laboratoire Cold Spring Harbor
Les chercheurs ont également découvert que les molécules grasses, les phospholipides, sont essentielles pour stabiliser et contrôler ce canal en huit parties. Ces graisses importantes sont abondantes dans les œufs, les céréales, les viandes maigres et les fruits de mer.
En outre, l’équipe a démontré comment un produit chimique couramment utilisé par les chercheurs pour bloquer CALHM1 peut se loger dans le canal, une découverte qui pourrait s’avérer bénéfique pour le développement potentiel de médicaments ciblant CALHM1.
Implications futures de la recherche sur CALHM1
Syrjänen déclare : « Si l’on pense à l’avenir à la possibilité de contrôler la perception du goût ou d’influencer cette protéine, nous connaissons maintenant l’un des endroits où l’on pourrait bloquer l’activité de la protéine ».
Mme Syrjänen note que le canal CALHM1 humain ressemble beaucoup à la version qu’elle et Furukawa ont étudiée chez les poulets en 2020. Cependant, la détermination de la structure de la protéine humaine s’est avérée plus difficile sur le plan technique. Mais les chercheurs s’accordent à dire qu’il est essentiel de mieux comprendre l’impact du canal sur la santé humaine.
« De nombreuses questions restent sans réponse concernant CALHM1 », explique Furukawa. Par exemple, comment la molécule porteuse d’énergie, l’ATP, s’échappe-t-elle des cellules par ce canal ? Et cela peut-il déclencher la réponse inflammatoire de l’organisme ? « Notre groupe de recherche continuera à démêler cette machine moléculaire vitale afin de mieux comprendre la fonctionnalité du canal CALHM1 ».
Référence : « Structure of human CALHM1 reveals key locations for channel regulation and blockade by ruthenium red » par Johanna L. Syrjänen, Max Epstein, Ricardo Gómez et Hiro Furukawa, 28 juin 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-39388-3
Financement : NIH/National Institutes of Health, Austin’s Purpose, Robertson Research Fund, Doug Fox Alzheimer’s Fund, Heartfelt Wings Foundation, Gertrude and Louis Feil Family Trust, Charles H. Revson Senior Fellowship in Biomedical Science.