Tietokonemalli paljastaa lisääntyneen kolesterolin vaikutuksen tiettyyn ioni-kanavaan sydämessä

Anonim

Tietokonemallin avulla North Carolina State Universityn ja Chicago Illinoisin yliopiston tutkijat ovat paljastaneet lisääntyneiden kolesterolimäärien vaikutuksen tiettyyn ionikanavaan, joka vaikuttaa sydämen kaliumtasojen säätelyyn. Työssä kehitetään edelleen kolesterolin ja sydämen toimintojen välisiä vuorovaikutuksia, ja sillä voi olla vaikutusta tuleviin sydänterapiaan.

Ion-kanavat ovat solukalvon sisällä olevia proteiineja, jotka ohjaavat ionien kuljetusta solun ympäröivän ympäristön ja solun sisäpuolen välillä. Sähkövirta, joka sallii sydämen lihasten supistumisen, on ionien siirtojen sarjan tuote solukalvon läpi. Jokaisella solusolulla on ionikanavia membraanissa, jotka kuljettavat spesifistä varattua atomia, kuten kalsiumia, natriumia tai kaliumia, ulkoisesta ympäristöstä sydänsoluihin.

Belinda Akpa, yhdyskuntatekniikan integroitu synteettinen ja systeemibiologia sekä sähkö- ja tietotekniikan professori ja vastaava kirjoittaja, joka kuvailee tutkimusta, tarkastelivat kolesterolimolekyylien vaikutusta tiettyyn ionikanavaan, jota kutsutaan Kir2: ksi, joka säätelee kaliumin siirto sydänsoluihin.

"Kolesteroli ei ole itsessään huono asia", Akpa sanoo. "Se on aina läsnä solukalvossa, kun kolesterolipitoisuuden muutokset alkavat olla ongelmia, koska kolesteroli on noin 30 prosenttia normaalista kalvosta, halusimme ymmärtää, miksi suhteellisen pieni lisäys on noin 30: sta 40: een prosentti - yhtäkkiä tekee asiat menevät vikaan. "

Akpa, Chicagon yliopisto, Illinois Ph.D. opiskelija Nicolas Barbera ja vastaava kirjoittaja Irena Levitan, Illinoisin yliopiston lääketieteen, farmakologian ja biotekniikan professori, käyttivät tietokoneiden mallinnusta paljastaakseen keinot, joilla kolesterolimolekyylit vuorovaikutuksessa Kir2-ioni -kanavan kanssa. He havaitsivat, että vaikka yksittäiset kolesterolimolekyylit eivät sitoudu voimakkaasti Kir2-kanavaan, kasvattamalla kolesterolin tasoja nämä vuorovaikutukset lisääntyivät, mikä olennaisesti ylitti kanavan.

Proteiinit ja pienet molekyylit ovat usein vuorovaikutuksessa, kuten lukkoja ja avaimia, joissa vain tietty molekyyli voi mahtua proteiinin tiettyyn alueeseen. Nämä vuorovaikutukset aiheuttavat proteiinin muuttuvan muotoon - Kir2: n tapauksessa kolesteroli liukuu näihin alueisiin häiritsee proteiinin yrityksiä avata tai sulkea sallimaan kaliumionien sydämen soluun. Mallissaan Akpa, Barbera ja Levitan tunnistivat neljä "lukkoa" Kir2-ioni-kanavalla, jota kolesterolimolekyylit yrittivät miehittää.

"Kolesteroli voi todella kuulua joihinkin näihin lukkoihin, mutta näemme myös sen yrittävän siirtyä paikkoihin, joiden pitäisi todennäköisesti olla tyhjät, mikä häiritsee proteiinin kykyä muuttaa muotoaan tavalla, joka sallii sen avaamisen ja sulje normaalisti ", sanoo Akpa. "Tämä on ongelma, koska solut tarvitsevat ioni-kanavia organisoimaan kehittyneitä koreografioita ioneista, jotka liikkuvat sisään ja ulos eri aikoina. Pohjimmiltaan se on kuin ionien vaihdon sinfonia ja väärä merkintä."

Tulevaisuuden työryhmä keskittyy erityisesti siihen, miten ylimääräinen kolesteroli muuttaa proteiinin kykyä avata ja sulkea.

Teos ilmestyy Biofysiikan lehdessä .

menu
menu