Forskerteam omvendt måde kaliumkanaler fungerer fra bakterier til mennesker

For første gang nogensinde, forskere ved Texas Tech University Health Sciences Center (TTUHSC) har identificeret en specifik aminosyrerest, der er ansvarlig for at vende kommunikationen mellem åbningen af ​​aktiveringsporten og inaktivering af en kaliumkanals selektivitetsfilter. Undersøgelsen blev offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) April nummer.

Luis G. Cuello, Ph.d., lektor i TTUHSC -afdelingen for cellefysiologi og molekylær biofysik og direktør for Core Facility Laboratory i Center for Membrane Protein Research, sagde, at hans forskerhold var i stand til at vende måden kaliumkanaler fungerer fra bakterier til mennesker.

"Normalt, en kaliumkanal åbner aktiveringsporten og styrer ionledning i hundredvis af millisekunder, så fordi aktiveringsporten og filteret krydstaler, filteret undergår en ændring i dets konformation, der gav dets kollaps, som ophører med ionledning, inaktivering af kanalen, "Sagde Cuello.

Kaliumkanaler er ekstremt specialiserede proteiner, der er indlejret i en membran, der omgiver enhver levende celle. Ved at lukke og åbne en smal indsnævring kendt som aktiveringsporten, de styrer transporten af ​​kaliumioner ind og ud af cellen. Selektivitetsfilteret for kaliumkanaler er regionen inden for proteinstrukturen, der er ansvarlig for den selektive diskrimination mellem kalium- og natriumioner, som er omtrent lige store. Cuello sagde, at dette område af proteinet skaffer en passage, der passer perfekt til kaliumioner, men ikke er i stand til at rumme natriumioner, hvilket gør det "selektivt" for kaliumioner. Filteret kan også fungere som en sekundær port i serie til aktiveringsporten.

"Vi etablerede dette før ved at løse krystalstrukturen i en åben kaliumkanal, "Sagde Cuello." Åbningen af ​​aktiveringsporten medfører, at selektivitetsfilteret falder sammen, hvilket forhindrer strømmen af ​​ioner gennem det på trods af at aktiveringsporten er åben. Sammenbruddet af en kaliumkanal er den underliggende årsag til en proces kendt som inaktivering af C-typen, hvilket får selektiviteten til at filtrere inaktiveringsporten af ​​C-typen. "

Kaliumkanaler er proteiner, der er lavet af aminosyrerester. En THREONINE er en af ​​de 20 forskellige aminosyrerester, som en celle bruger til at bygge et proteinmolekyle. Cuellos laboratorium identificerede en Threonin -rest (Threonine 75) som en afgørende spiller, der kommunikerer åbningen af ​​aktiveringen til kanalselektivitetsfilteret.

Allosterisk kobling refererer til kommunikationen mellem to regioner inden for en proteinstruktur. Mange terapeutiske lægemidler binder til et specifikt sted i proteinstrukturen (bindingssted) og frembringer en effekt et andet sted i proteinet (effektorsted). Identifikation af netværket af aminosyrerester, som proteiner bruger til at koble to fjerne steder, er et vigtigt skridt mod at forstå på atomniveau, hvordan proteiner regulerer alle de fysiologiske aspekter i menneskekroppen.

Cuellos forskning fandt en måde at vende denne proces på i en mutant kanal, threonin til alanin mutation i kanaler fra bakterier helt op til mennesker vender processen tilbage. Disse mutante kanaler har et selektivitetsinaktivt filter, når aktiveringsporten er lukket og nulstilles til en ledende konformation, når aktiveringsporten er åben.

"Med denne undersøgelse, vi får hidtil uset viden og kontrol over disse typer kanaler, "Sagde Cuello." Ved at udvikle en bedre forståelse og udøve en enestående kontrol over denne type molekyler, vi baner vejen mod smart-design og syntese af nye og sikrere terapeutiske lægemidler til at rette op på sygdomme, der er forbundet med dysfunktion af kaliumkanaler. "