İyon Kanal Geçişinin Gizemini Akıllı Bir Modelle Ortaya Çıkarmak

Özet: Araştırmacılar, birçok hücresel süreç için çok önemli olan iyon kanallarının karmaşık işleyişini anlamak için akıllı bir model sistemi geliştirdi.

Çalışma, içe doğru düzeltici potasyum kanalı Kir2’ye odaklandı. Model, bilim adamlarının iletkenlik değişikliklerini izlemesine ve bireysel alt birimlerin geçişini görselleştirmesine izin vererek, bu temel hücresel yolaklara ilişkin içgörüler sunuyor.

Bulgular, kardiyovasküler hastalıklar için tedavilerin geliştirilmesi için önemli etkilere sahiptir.

Ana unsurlar:

1. Araştırmacılar, bireysel alt birimlerin kapılarını görmelerini ve iletkenlik değişikliklerini izlemelerini sağlayan akıllı bir model sistemi tasarladılar.
2. Çalışma, birçok hücrede negatif bir zar potansiyelini korumak için çok önemli olan, içe doğru düzeltici potasyum kanalı Kir2’ye odaklandı.
3. Moleküler dinamik simülasyonları, her bir alt birim geçiş geçişinin, iletkenlik seviyesinde değişikliklere yol açtığını ortaya çıkardı; bu da, tamamen açık bir kanal için tüm alt birimlerin birlikte hareket etmesi gerektiğini öne sürdü.

Kaynak: Viyana Üniversitesi

İyon kanalları, nöronal iletişim, kas kasılması veya hücre çoğalması dahil olmak üzere birçok hücresel süreçte çok önemli bir rol oynar. Çoğu çoklu alt birim kanalı, kapalı veya açık olmak üzere iki işlevsel durumda bulunur. Geçitleme sırasında, tüm alt birimlerin konformasyonel değişikliklere uğraması beklenmelidir.

Ara iletim seviyelerinin olmaması şaşırtıcıdır ve bir açıklama ister. Viyana Üniversitesi’nden ve St. Louis’deki Washington Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, bu önemli soruyu yanıtlamak için akıllı bir model sistemi oluşturdu.

Çalışma şu anda yayınlanıyor Doğa İletişimi.

İyon kanalları, hücrelerin elektriksel aktivitesini düzenleyen zar proteinleridir. Bu çalışmada bilimsel ekip, içe doğru düzeltici potasyum kanalı Kir2’yi araştırdı. Bu kanal, birçok hücrede negatif bir zar potansiyelini korumak için çok önemlidir.

Bu kanallar, kardiyovasküler hastalıkların tedavisi için umut verici ilaç hedefleridir. İlaç geliştirmeyi teşvik etmek için kapı mekanizmasının ayrıntılı bir şekilde anlaşılması önemlidir.

Akıllı model sistemi ve yenilikçi yöntemler

Louis’deki Washington Üniversitesi’nden Grigory Maksaev, “Bireysel alt birimlerin geçişini görselleştirmemize ve iletkenlik değişikliklerini izlememize izin veren bir model sistem tasarladık” diye açıklıyor.

Model sistem olarak içe doğru doğrultucu potasyum kanalı Kir2 kullanıldı. Bu kanal, birçok hücrede negatif bir zar potansiyelini korumak için çok önemlidir.

“Kanal kapısının yakınına asidik bir kalıntı koyduk. Bu, alt iletkenlik durumları olarak adlandırılan yeni durumlara yol açtı” diye açıklıyor Viyana Üniversitesi Eczacılık Bilimleri Bölümü’nden Eva Plessl.

Bu alt-durumların yaşam süreleri onları deneysel olarak çözmeye yetecek kadar uzundu. Gözlemlenen alt durumların her biri, farklı bir alt birim konformasyonunu temsil eder. İlginç bir şekilde, alt-durum işgali pH ile titre edilebilir.

Louis’deki Washington Üniversitesi’nden Sun-Joo Lee, “Bu, bireysel asidik kalıntıların protonlanmasının veya deprotonasyonunun bu fenomene neden olduğunu gösteriyor” diye açıklıyor.

Ekşi… daha az iletken

Viyana Üniversitesi Eczacılık Bilimleri Bölümü’nden Anna Weinzinger, “Asidik tortunun farklı protonasyon durumlarına sahip moleküler dinamik simülasyonları bu bulguyu destekliyor” diye açıklıyor.

Çalışma, her bir alt birim geçitleme geçişinin iletkenlik seviyesi değişikliklerine yol açtığını ortaya koymaktadır. Bu, tamamen açık bir kanal için tüm alt birimlerin birlikte hareket etmesi gerektiğini gösterir.

Louis’deki Washington Üniversitesi’nden Colin Nichols, “Akıllı bir model sistemi tasarlayarak, iyon kanalı geçitleme hakkında uzun süredir devam eden bir soruyu yanıtladık” diye açıklıyor.

Bu nörobilim araştırma haberleri hakkında

Soyut

Kir2 kanallarındaki bireysel protonasyon olaylarından kaynaklanan alt birim kapısı

Transmembran gözeneğinin sitoplazmik ucundaki M2 sarmalları tarafından oluşturulan “sarmal demeti geçişinde” (HBC) açılan içe doğru düzeltici potasyum (Kir) kanalları.

Kir2.2 kanallarındaki HBC’ye (G178D) eklenen negatif yükler, gözeneklerin ıslanmasına ve sitoplazma ile iç boşluk arasında geçirgen iyonların serbest hareketine izin vererek açılmaya zorlar. Tek kanallı kayıtlar, G178D’de (veya G178E ve eşdeğeri Kir2.1’de) çarpıcı, pH’a bağlı alt iletkenlik davranışları ortaya koyuyor[G177E]) iyi çözülmüş işbirlikçi olmayan alt iletkenlik seviyelerine sahip mutant kanallar.

Azalan sitoplazmik pH, olasılığı daha düşük iletkenlik seviyelerine kaydırır. Moleküler dinamik simülasyonları, Kir2.2’nin protonasyonunun nasıl olduğunu gösteriyor[G178D]veya D173 gözenek astarı kalıntıları, çözmeyi değiştirir, K⁺ iyon doluluk ve K⁺ iletkenlik. İyon kanalı geçişi ve iletkenlik, klasik olarak ayrı süreçler olarak anlaşılır.

Mevcut veriler, bireysel protonasyon olaylarının gözenek elektrostatik mikro ortamını nasıl değiştirdiğini, iyon havuzunda adım adım değişikliklere ve dolayısıyla ‘kapılı’ alt durumlar olarak görünen iletkenliğe neden olduğunu ortaya koymaktadır.