Računalniški model razkriva učinek zvišanega holesterola na specifični ionski kanal v srcu

Anonim

Z računalniškim modelom so raziskovalci iz državne univerze North Carolina in Univerze Illinois v Chicagu odkrili učinek povečanih količin holesterola na določen ionski kanal, ki je vplival na uravnavanje ravni kalija v srcu. Delo razkriva nadaljnje osvetlitve interakcij med holesterolom in delovanjem srca in bi lahko vplivalo na prihodnje srčne terapije.

Ionski kanali so proteini, ki se nahajajo znotraj celične membrane, ki nadzirajo prenos ionov med celično okolico in notranjost celice. Električni tok, ki omogoča sklepanje srčne mišice, je produkt serije ionskih prenosov preko celične membrane. Vsaka srčna celica ima ionske kanale v membrani, ki v srce celico prenašajo specifičen nabojni atom - kot so kalcij, natrij ali kalij - iz zunanjega okolja.

Belinda Akpa, docentica integrirane sintetične in sistemske biologije ter elektrotehniškega in računalniškega inženirstva v državi NC in soodgovoren avtor prispevka, ki opisuje raziskavo, je preučila učinek molekul holesterola na določen ionski kanal, imenovan Kir2, ki ureja prenos kalija v srčne celice.

"Holesterol ni sama po sebi slaba stvar, " pravi Akpa. "Vedno je prisoten v celični membrani. Ko se ravni sprememb holesterola začnejo imeti težave. Glede na to, da je holesterol približno 30 odstotkov običajne membrane, smo želeli razumeti, zakaj relativno majhno povečanje od približno 30 do 40 odstotkov - nenadoma stvari napredujejo. "

Akpa, Univerza v Chicagu v Illinoisu Ph.D. študent Nicolas Barbera in soodgovorni avtor Irena Levitan, profesor medicine, farmakologije in bioinženjering na Univerzi v Illinoisu v Chicagu, je uporabil računalniško modeliranje, da bi razkril načine, kako molekule holesterola vplivajo na ionski kanal Kir2. Ugotovili so, da medtem ko se posamezne molekule holesterola ne vežejo močno na kanal Kir2, je povečanje ravni holesterola povzročilo večje število teh interakcij, kar je v glavnem ogromno.

Beljakovine in majhne molekule pogosto delujejo kot ključavnice in ključi, kjer se lahko le določena molekula prilega določeni regiji beljakovine. Ti medsebojni vplivi povzročajo, da se protein spremeni v obliko - v primeru Kir2, ki drsi holesterol v teh regijah, posegajo v poskusi beljakovin, da bi odprli ali zaprli, da bi omogočili kalijeve ione v srčno celico. V svojem modelu so Akpa, Barbera in Levitan identificirali štiri "ključavnice" na kanalskem kanalu Kir2, ki so jih molekule holesterola poskušale zasediti.

"Holesterol lahko dejansko sodi v nekatere od teh ključavnic, vendar se tudi mi zdi, da se poskuša preseliti v mesta, ki naj bi bili verjetno nenaseljeni, kar posega v sposobnost beljakovine, da spremeni svojo obliko na način, ki ji omogoča, da se odpre in normalno blizu, "pravi Akpa. "To je težava, ker celice zahtevajo ionske kanale, da orkestrirajo prefinjeno koreografijo ionov, ki se gibljejo in odhajajo v različnih časih. V bistvu gre za simfonijo ionskih izmenjav in vstavljanje napačne note."

Prihodnje delo za ekipo se bo osredotočilo predvsem na to, kako dodaten holesterol spremeni sposobnost beljakovine, da se odpre in zapre.

Delo se prikaže v Biophysical Journal .

menu
menu