Kompiuterinis modelis atskleidžia padidėjusio cholesterolio poveikį specifiniam jonų kanalui širdyje

Anonim

Naudodami kompiuterinį modelį, Šiaurės Karolinos valstijos universiteto ir Čikagos Ilinojaus universiteto mokslininkai atskleidė padidėjusio cholesterolio kiekio poveikį konkrečiam jonų kanalui, susijusį su kalio kiekio reguliavimu širdyje. Šis darbas dar labiau pabrėžia cholesterolio ir širdies funkcijų sąveiką ir gali turėti įtakos ateities širdies terapijai.

Jonų kanalai yra baltymai, esantys per ląstelės membraną, kontroliuojantys jonų judėjimą tarp ląstelės aplinkinės aplinkos ir ląstelės vidaus. Elektros srovė, leidžianti sutraukti širdies raumenis, yra jonų pernešimo per ląstelių membraną serijos produktas. Kiekvienoje širdies ląstelėje yra jonų kanalai membranoje, pernešančios specifinį įkrautą atomą, tokį kaip kalcio, natrio arba kalio, iš išorinės aplinkos į širdies ląstelę.

Belinda Akpa, integruotos sintetinės ir sisteminės biologijos, elektros ir kompiuterinės inžinerijos profesorė, NC valstybėje ir bendraautorė, kurioje aprašytas tyrimas, nagrinėjo cholesterolio molekulių poveikį konkrečiam jonų kanalui, vadinamą Kir2, kuris reguliuoja kalio perkėlimas į širdies ląsteles.

"Cholesterolis savaime nėra blogas dalykas, " sako Akpa. "Tai visada yra ląstelių membranoje. Kai pasikeičia cholesterolio lygis, mes pradedame susidurti su problemomis. Atsižvelgiant į tai, kad cholesterolis yra kažkas panašus į 30 proc. Įprastos membranos, norėjome suprasti, kodėl gana nedidelis padidėjimas - maždaug nuo 30 iki 40 procentas staiga daro viską blogai. "

Akpa, Čikagos universitetas, Ilinojus, Ph.D. Čikagos Ilinojaus universiteto medicinos, farmakologijos ir bioinžinerijos profesorius Irena Levitan, studentas Nicolas Barbera ir jo bendraautoris, naudojo kompiuterinį modeliavimą, kuris atskleidžia, kaip cholesterolio molekulės sąveikauja su Kir2 jonų kanalu. Jie nustatė, kad nors individualios cholesterolio molekulės stipriai nesijungia su Kir2 kanalu, cholesterolio kiekio padidėjimas padidino šių sąveikų skaičių, iš esmės didžiulį kanalą.

Baltymai ir mažos molekulės dažnai sąveikauja kaip spynos ir raktai, kur tik konkreti molekulė gali tilpti į konkretų baltymo regioną. Dėl šių sąveikų baltymai gali keisti formą. Kir2 atvejis, slopinantį cholesterolį į šiuos regionus, trukdo baltymui bandyti atidaryti ar uždaryti, kad kalio jonai būtų širdies ląstelėje. Pagal savo modelį Akpa, Barbera ir Levitanas nustatė keturis "spynos" ant Kir2 jonų kanalo, kuriuos bandė užimti cholesterolio molekulės.

"Cholesterolis iš tikrųjų gali priklausyti kai kurioms iš šių spynų, bet mes taip pat matome, kad bandome perkelti į vietas, kurios greičiausiai turėtų būti neužimtos, o tai trukdo baltymui keisti savo formą taip, kad ji galėtų atidaryti ir paprastai uždarykite ", - sako" Akpa ". "Tai yra problema, nes ląstelės reikalauja, kad jonų kanalai suorganizuotų sudėtingą jonų choreografiją, judančią ir išeinančią skirtingais laikais. Iš esmės tai panaši į jonų mainų simfoniją ir įterpimą neteisingai."

Būsimas komandos darbas ypatingą dėmesį skirs tam, kaip papildomas cholesterolis keičia baltymų galimybes atidaryti ir uždaryti.

Darbas pasirodo " Biofizikiniame žurnale".

menu
menu