Crédito: Ethan Tyler, NIH Medical Arts; Louis T.F. Lai, PhD, Matthies Lab, NICHD
Un grupo de investigadores de los Institutos Nacionales de Salud han desarrollado un modelo de cómo las mitocondrias (los productores de energía en las células) obtienen el mineral esencial magnesio a través del canal de empalme de ARN mitocondrial 2 (MRS2). En sus hallazgos, publicados en Nature Communications, se proporcionan conocimientos fundamentales sobre un proceso necesario para la salud de los músculos y huesos, la función nerviosa y la inmunidad.
Antecedentes
El mineral magnesio 
es un nutriente esencial que se obtiene a través de la dieta, incluidos alimentos como verduras de hojas verdes, legumbres, plátanos, nueces, semillas, leche y algunos pescados grasos. El magnesio es necesario para muchos procesos biológicos, incluida la producción de energía celular llamada trifosfato de adenosina (ATP), la replicación del ADN y la síntesis y estabilidad de proteínas. El magnesio también sirve como cofactor para cientos de enzimas. La desregulación del magnesio puede provocar una variedad de enfermedades, incluidas enfermedades musculares y óseas, afecciones cardíacas, inmunodeficiencia, enfermedad de Parkinson y cáncer. La deficiencia de magnesio es común y se asocia con un mayor riesgo de problemas cardiovasculares y gastrointestinales.
En las mitocondrias (el orgánulo de las células donde se produce la energía y se producen los procesos metabólicos), el magnesio pasa a través del canal de MRS2. Sin embargo, los investigadores no están seguros de cómo se regula exactamente el transporte de magnesio a través de este canal.
Resultados
En un nuevo estudio de la Unidad de Biología Estructural del NICHD , los investigadores utilizaron microscopía crioelectrónica para revelar la estructura del MRS2 humano en presencia y ausencia de magnesio. El equipo descubrió que MRS2 es una estructura de cinco subunidades, es decir, un canal pentamérico, con un poro central por el que pasa el magnesio. Identificaron dos áreas clave, llamadas R332 y M336, que sirven como compuertas para regular la entrada de magnesio.
Además del conocido “filtro de selectividad iónica” en la entrada del poro, que atrae iones de magnesio con carga positiva, los autores encontraron una variedad de residuos con carga negativa, que pueden dirigir los iones de magnesio. El equipo también identificó nuevas interacciones entre las subunidades del canal. Todas estas características están involucradas en la regulación de la función del canal.
Datos relevantes
Los hallazgos se encuentran entre los primeros estudios publicados para identificar la estructura del MRS2 humano y explicar cómo se regula el transporte de magnesio. Este conocimiento puede beneficiar a los investigadores que estudian afecciones o enfermedades en las que el magnesio está desregulado en el cuerpo.
Referencia
Lai L.T.F., Balaraman J., Zhou F., and Matthies D. Cryo-EM structures of human magnesium channel MRS2 reveal gating and regulatory mechanisms. Nature Communications DOI: 10.1038/s41467-023-42599-3 (2023)
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