E adesso spogliati come sai fare tu, ione potassio!

Diciamo che ci sta fin troppo bene, visto che ormai siamo sotto Ferragosto, ma soprattutto il cambiamento climatico ci sta regalando ondate di caldo che combattiamo con le immancabili bustine di magnesio e potassio e che ci impongono di spogliarci anche se non ci sentiamo propriamente delle belle senz'anima (o dei belli con l'anima, perché no? Create ad hoc la vostra combinazione: Riccardo Cocciante non ne avrà a male). Ad ogni modo, ho riflettuto a lungo prima di decidere l'argomento di questo post ferragostano, volutamente un po' più allegro del solito: l'ironia è il modo migliore di affrontare i periodi della vita un po' meno piacevoli e questi tempi non lo sono per nessuno, inclusi i nostri conti pubblici e i governi che cadono con tutte le stelle della notte di San Lorenzo. A proposito, fatemi esprimere un desiderio. Fatto!
Il riferimento al buon Riccardo però viene da un recente, interessante e serissimo articolo pubblicato sulla rivista Science Advances, che risolve, direi in modo pressoché definitivo, una lunga questione sullo ione potassio e sul suo passaggio attraverso i pori della membrana cellulare. Procediamo con ordine, però, che già le spiagge sono in preda al caos e terribilmente mal frequentate (ogni riferimento a fatti e persone non è casuale).

Le nostre cellule hanno bisogno degli ioni potassio che svolgono diverse funzioni: anzitutto il potassio serve per trasmettere gli impulsi nervosi, ma è un regolatore anche dell'omeostasi, ovvero dell'equilibrio a base di acqua, quindi è fondamentale in estate quando rischiamo la disidratazione. La sua funzione regolatrice delle cellule muscolari impone che ne assumiamo a sufficienza anche solo per calmare i batticuori estivi. E vabbè. Insomma, se la sera d'estate vi sentite particolarmente deboli, anche a livello muscolare, fatevi un bel bicchiere di gelato con albicocche secche, banane e mandorle. Anche se, devo ammettere, le bustine fanno effetto prima e a me, poi, le banane non piacciono.

Tutto questo comporta comunque che praticamente tutte (o quasi) le cellule del nostro organismo hanno membrane che contengono i canali al potassio: ovvero proteine che formano dei pori che fanno passare solo lo ione potassio e niente altro. Del resto, è necessario avere un controllo diretto su quanto ne passa, proprio perché è così importante per il loro corretto funzionamento.

Vi invito però a dare un'occhiata ad una delle scoperte scientifiche più importanti e meno osannate della storia, che riporto qui a lato: la tavola periodica di Dmitrij Ivanovic Mendeleev, nato in Siberia come diciassettesimo e ultimo figlio di quello che oggi chiameremmo un dirigente scolastico e una donna che (secondo Wikipedia) era molto energica e intelligente. Beh, allevando nella Siberia del XIX secolo 17 figli, di cui l'ultimo ti inventa la tavola periodica, signora, ha tutto il mio rispetto...

Vi chiedo di prestare attenzione alla prima colonna a sinistra, dove dopo l'Idrogeno (simbolo H), troviamo il Litio (utilissimo contro i disturbi bipolari, roba da doverlo diffondere con i canadair sulle spiagge italiane), poi il Sodio (quello che troviamo insieme al cloro nel comune sale da cucina) e quindi il protagonista dell'estate, il Potassio (simbolo K). Scendendo nella tavola periodica si va da elementi più piccoli a elementi più grandi, il che comporta che il potassio sia più grande del sodio, che si trova dappertutto nelle nostre cellule.

Dunque, i canali al potassio sono pori che fanno passare lo ione più grande (il potassio) e bloccano il più piccolo (il sodio)! Se avete mai usato uno scolapasta come quello qui a lato, di quelli che fanno passare il riso, non potrete che apprezzare: è come se facesse passare un fusillo, ma non il riso. Perché poi nei paesi nordici si ostinino a fare scolapasta con il fondo chiuso resta un mistero al quale dovranno rispondere gli esperti di disegno industriale...
Come fanno però i canali al potassio? La questione è importante per due motivi: il primo, come potete immaginare, è che questa capacità naturale di filtrare ioni potrebbe avere importanti ricadute sul piano industriale e/o farmaceutico. L'ipocondriaco che è in me (o che è semplicemente me) vi ricorda però anche che qualsiasi malfunzionamento dei canali al potassio è legato a così tante malattie che è meglio che non cominci a elencarle, altrimenti mi sento tutti i sintomi. Basti sapere che la struttura del canale al potassio è già valsa un premio Nobel (in chimica).

I primi studi di dinamica molecolare avevano in effetti messo in luce il meccanismo. Il problema è che gli ioni in acqua non sono mai completamente liberi: l'ossigeno dell'acqua ha una carica elettrica negativa ed è attratto dalla carica positiva dello ione sodio e dello ione potassio, attorno ai quali forma dei graziosi gusci protettivi, come in figura. Il guscio del sodio (qui a lato) è molto stabile, talmente stabile che sarebbe difficile immaginarne il sodio privo. In altre parole è un vestito che il sodio decide di non togliere mai, e soprattutto mai nelle vicinanze di un canale al potassio (ovviamente ci sono anche i canali al sodio, ma hanno altri meccanismi). In pratica il sodio si comporta un po' come quei viaggiatori (siamo sempre in tema vacanze) che tentano di sottrarsi al limite dei bagagli in aereo indossando l'intero armadio con più strati. Il canale al potassio, che è una compagnia low cost particolarmente pignola, gli vieta proprio l'imbarco, perché impone agli ioni di spogliarsi prima di entrare. E, a differenza del sodio, il potassio lo fa. Si spoglia, come sa fare lui: del resto, neanche si illude, perché ci ricasca, nel senso che altri ioni potassio lo seguono, facendo altrettanto. Questo accade, seriamente, un po' perché lo ione potassio è più grande, un po' perché le molecole di acqua lì intorno non sono proprio ben organizzate come nel sodio: è la fisica che permette agli ioni di avere geometrie e stabilità diverse per i cosiddetti "gusci di solvatazione". La spiegazione sembrava convincere anche gli scettici nei confronti dei metodi di simulazione. Tuttavia una controversia era rimasta: chissà, forse per eccessivo senso del pudore, si pensava che gli ioni potassio non si spogliassero proprio completamente, ma tirassero giù nel loro passaggio anche una molecola di acqua. L'ipotesi ovviamente non era legata al pudore, quanto al fatto che comunque si tratta di ioni carichi positivamente e, quindi, due ioni uno dietro l'altro si sarebbero respinti. La mediazione di una molecola di acqua avrebbe quindi potuto far sì che si formasse una specie di corda fatta di ioni potassio e acqua.

Cosa dicevano le simulazioni? Beh, le simulazioni avevano dato una prima risposta secca nel 2014: niente acqua, gli ioni potassio entrano uno dietro l'altro anche se sono carichi positivamente, come qui a lato. Come al solito, però, i biologi erano un po' scettici: in fondo ce ne sono molti che ancora pensano alla biofisica computazionale come a un sofisticato e costosissimo videogioco che fornisce poche risposte e, per giunta, troppo tardi.  Inoltre, come sempre, erano stati pubblicati altri studi di dinamica molecolare che dicevano l'esatto contrario. Il che ha minato ulteriormente la credibilità del settore, che, a volte, dà un po' l'impressione di fare come certi oroscopi/cartomanti/ciarlatani vari e dire esattamente ciò che il gruppo sperimentale vuole sentirsi dire.
Difficile anche poter verificare sperimentalmente questo risultato. Fino, appunto, al lavoro appena pubblicato: il merito è della risonanza magnetica nucleare a stato solido, una tecnica che ha permesso di studiare canali al potassio proprio mentre stavano funzionando, in condizioni fisiologiche. Il risultato è che, davvero, il potassio riesce a spogliarsi di tutta l'acqua e a passare all'interno di quei canali così senza portarsi dietro cariche negative e nudo. Nudo e senza cariche negative, un po' come dovrebbero essere i nostri pensieri di fronte alla bella o al bello che ci siamo scelti. Il mio consiglio però è di assicurarsi che un'anima ce l'abbia. E pure buona.