cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein

Η πρωτεΐνη  CFTR βοηθά στη διατήρηση της ισορροπίας χλωριούχου νατρίου  και νερού σε πολλές επιφάνειες του σώματος, όπως η επιφάνεια του πνεύμονα. Όταν η πρωτεΐνη CFTR δεν λειτουργεί σωστά, το χλώριο -- συστατικό του χλωριούχου νατρίου -- παγιδεύεται στα κύτταρα. 

Χωρίς τη σωστή μετακίνηση του χλωρίου, το νερό δεν μπορεί να ενυδατώσει την κυτταρική επιφάνεια. Αυτό οδηγεί τη βλέννα που καλύπτει τα κύτταρα να γίνει παχύρρευστη και κολλώδης, προκαλώντας πολλά από τα συμπτώματα που σχετίζονται με την κυστική ίνωση.

Για να γίνει κατανοητό  πώς οι μεταλλάξεις στο γονίδιο CFTR προκαλούν τη δυσλειτουργία της πρωτεΐνης, είναι σημαντικό να κατανοηθεί  πώς παράγεται κανονικά η πρωτεΐνη και πώς βοηθά στη μετακίνηση του νερού και του χλωρίου στην κυτταρική επιφάνεια.

Οι πρωτεΐνες είναι μικροσκοπικές χημικές ενώσεις που κάνουν συγκεκριμένες εργασίες μέσα σε ένα κύτταρο. Οι οδηγίες για την κατασκευή κάθε πρωτεΐνης κωδικοποιούνται στο DNA. Οι πρωτεΐνες συναρμολογούνται από δομικά στοιχεία που ονομάζονται αμινοξέα. Υπάρχουν 20 διαφορετικά απαραίτητα αμινοξέα.  

Όλες οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αλυσίδες αυτών των αμινοξέων που συνδέονται μεταξύ τους με διαφορετική σειρά, όπως διαφορετικές λέξεις που γράφονται χρησιμοποιώντας τα ίδια 26 γράμματα του αλφαβήτου. Οι οδηγίες DNA λένε στο κύτταρο ποιο αμινοξύ να χρησιμοποιήσει σε κάθε θέση της αλυσίδας για να δημιουργήσει μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη.

Η πρωτεΐνη CFTR αποτελείται από 1.480 αμινοξέα. Μόλις δημιουργηθεί η αλυσίδα πρωτεΐνης CFTR, διπλώνεται σε ένα συγκεκριμένο τρισδιάστατο σχήμα. Η πρωτεΐνη CFTR έχει το σχήμα ενός σωλήνα που περνά μέσα από τη μεμβράνη που περιβάλλει το κύτταρο, όπως ένα καλαμάκι που περνάει από την πλαστική κορυφή σε ένα κύπελλο.

Η πρωτεΐνη CFTR είναι ένας συγκεκριμένος τύπος πρωτεΐνης που ονομάζεται δίαυλος ιόντων.  Ένας δίαυλος  ιόντων μετακινεί άτομα ή μόρια που έχουν ηλεκτρικό φορτίο από το εσωτερικό του κυττάρου προς το εξωτερικό ή από το εξωτερικό του κυττάρου προς το εσωτερικό. Στον πνεύμονα, ο δίαυλος ιόντων CFTR μετακινεί ιόντα χλωρίου από το εσωτερικό των κυττάρων προς τον εξωκυττάριο χώρο. Για να βγουν από το κύτταρο τα ιόντα χλωρίου κινούνται μέσω του κέντρου του σωλήνα που σχηματίζεται από την πρωτεΐνη CFTR

Μόλις τα ιόντα χλωρίου βρίσκονται έξω από το κύτταρο, προσελκύουν ένα στρώμα νερού. Αυτό το στρώμα νερού είναι σημαντικό επειδή επιτρέπει στις μικροσκοπικές τρίχες στην επιφάνεια των πνευμονικών κυττάρων, που ονομάζονται κροσσοί,  να σαρώνουν εμπρός και πίσω. Αυτή η σαρωτική κίνηση μετακινεί τη βλέννα προς τα πάνω και έξω από τους αεραγωγούς.

Πώς τα προβλήματα με την πρωτεΐνη CFTR προκαλούν κυστική ίνωση;

Σε άτομα με κυστική ίνωση, μεταλλάξεις στο γονίδιο CFTR μπορεί να προκαλέσουν τα ακόλουθα προβλήματα με την πρωτεΐνη CFTR:

Δεν λειτουργεί καλά. Δεν παράγεται σε επαρκείς ποσότητες. Δεν παράγεται καθόλου

Όταν παρουσιαστεί οποιοδήποτε από αυτά τα προβλήματα, τα ιόντα χλωρίου παγιδεύονται μέσα στο κύτταρο και το νερό δεν έλκεται πλέον στον χώρο έξω από το κύτταρο. Όταν υπάρχει λιγότερο νερό έξω από τα κύτταρα, η βλέννα στους αεραγωγούς αφυδατώνεται και πυκνώνει, προκαλώντας την ισοπέδωση των κροσσών. Οι κροσσοί δεν μπορούν να σαρώσουν, όταν δυσκολεύονται από την παχύρευστη και κολλώδη βλέννα.

Επειδή οι κροσσοί δεν μπορούν να κινηθούν σωστά, η βλέννα κολλάει στους αεραγωγούς, δυσκολεύοντας την αναπνοή. Επιπλέον, τα μικρόβια που παγιδεύονται στη βλέννα δεν αποβάλλονται πλέον από τον αεραγωγό, επιτρέποντάς τους να πολλαπλασιαστούν και να προκαλέσουν λοιμώξεις. Η παχύρρευστη βλέννα στους πνεύμονες και οι συχνές λοιμώξεις των αεραγωγών είναι μερικά από τα πιο κοινά προβλήματα που αντιμετωπίζουν τα άτομα με κυστική ίνωση.

Οι ερευνητές εξακολουθούν να προσπαθούν να μάθουν περισσότερα για τη δομή της πρωτεΐνης CFTR, ώστε να μπορούν να βρουν νέους και καλύτερους τρόπους για να βοηθήσουν στη βελτίωση της λειτουργίας της πρωτεΐνης σε άτομα με κυστική ίνωση.