Model komputerowy ujawnia wpływ zwiększonego cholesterolu na specyficzny kanał jonowy w sercu

W jaki sposób różne emocje wpływają na twoje zdrowie (Lipiec 2019).

Anonim

Za pomocą modelu komputerowego badacze z North Carolina State University i University of Illinois w Chicago ujawnili wpływ zwiększonych ilości cholesterolu na specyficzny kanał jonowy zaangażowany w regulację poziomu potasu w sercu. Praca rzuca więcej światła na interakcje między cholesterolem a funkcjonowaniem serca i może mieć wpływ na przyszłe terapie kardiologiczne.

Kanały jonowe to białka znajdujące się w błonie komórkowej, które kontrolują transport jonów między otaczającym środowiskiem komórki a wnętrzem komórki. Prąd elektryczny, który umożliwia skurcz mięśnia sercowego, jest produktem serii transferów jonów przez błonę komórkową. Każda komórka serca ma kanały jonowe w membranie, które transportują specyficzny naładowany atom - taki jak wapń, sód lub potas - ze środowiska zewnętrznego do komórki serca.

Belinda Akpa, adiunkt zintegrowanej biologii syntetycznej i systemowej oraz inżynierii elektrycznej i komputerowej w stanie NC i współodpowiadający autorowi artykułu opisującego badania, przyjrzała się wpływowi cząsteczek cholesterolu na konkretny kanał jonowy, zwany Kir2, który reguluje przeniesienie potasu do komórek serca.

"Cholesterol sam w sobie nie jest zły" - mówi Akpa. Biorąc pod uwagę, że poziom cholesterolu zmienia się na około 30 procent normalnej błony, chcieliśmy zrozumieć, dlaczego stosunkowo niewielki wzrost wynosił od około 30 do 40 procent - nagle coś robi źle. "

Akpa, University of Chicago w Illinois Ph.D. Uczeń Nicolas Barbera i współodpowiedzialna autorka Irena Levitan, profesor medycyny, farmakologii i bioinżynierii na University of Illinois w Chicago, wykorzystali modelowanie komputerowe do ujawnienia interakcji cząsteczek cholesterolu z kanałem jonowym Kir2. Odkryli, że podczas gdy pojedyncze cząsteczki cholesterolu nie wiążą się silnie z kanałem Kir2, zwiększenie poziomu cholesterolu sprawiło, że te interakcje stały się bardziej liczne, zasadniczo przytłaczając kanał.

Białka i małe cząsteczki często oddziałują jak zamki i klucze, gdzie tylko konkretna cząsteczka może pasować do określonego regionu na białku. Te interakcje powodują zmianę kształtu białka - w przypadku Kir2 cholesterol przesuwający się w te regiony przeszkadza białkom w próbach otwarcia lub zamknięcia, aby umożliwić jonom potasowym komórki sercowe. W swoim modelu Akpa, Barbera i Levitan zidentyfikowali cztery "zamki" na kanale jonowym Kir2, które próbowały zająć cząsteczki cholesterolu.

"Cholesterol może faktycznie należeć do niektórych z tych zamków, ale widzimy również, że próbuje on przenieść się do miejsc, które prawdopodobnie nie mogą być zajęte, co przeszkadza białku w zmianie jego kształtu w sposób, który pozwala mu się otwierać i blisko normalnie ", mówi Akpa. "To jest problem, ponieważ komórki wymagają kanałów jonowych, aby sterować wyrafinowaną choreografią jonów poruszających się i zsuwającymi się w różnych momentach. Zasadniczo jest to jak wzięcie symfonii wymiany jonowej i wstawienie niewłaściwej notatki".

Przyszłe prace dla zespołu skupią się szczególnie na tym, w jaki sposób dodatkowy cholesterol zmienia zdolność białka do otwierania i zamykania.

Praca pojawia się w Biophysical Journal.

menu
menu