En ny metode til at transportere ioner gennem cellemembraner baseret på en enkelt aminosyre

Forskere fra A*STAR's Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) har med succes udviklet en unik familie af poredannende monopeptider baseret på en enkelt aminosyre. Andre poredannende peptider består typisk af op til halvtreds aminosyrer. Forskerholdet, ledet af IBN-teamleder og hovedforsker Dr Huaqiang Zeng, har skabt et nyt paradigme for effektiv transport af vigtige ioner over cellemembraner. Dette har potentiale til at tackle sygdomme, hvor denne form for iontransport har fejlet, såsom cystisk fibrose.

Poredannende peptider danner kanaler gennem cellulære membraner til transport af ioner såsom chlorider og iodider ind og ud af en celle. Dannelsen af ​​disse kanaler er afgørende for den præcise regulering af vores krops fysiologiske processer, cellulært forsvar og immunrespons. Patienter med cystisk fibrose lider af et defekt gen, der reducerer transporten af ​​sådanne ioner, dermed dehydrerer slimlaget i lungerne. Dette resulterer i en ophobning af tykt og tyktflydende slim, der forårsager vejrtrækningsbesvær.

IBN-forskerne fokuserede på at studere kunstige poredannende monopeptider baseret på en enkelt aminosyre. Disse kunne danne kanaler med porestørrelser mindre end 1,0 nm i diameter, mens de forbliver i stand til at transportere negativt ladede ioner, inklusive klorid, effektivt på tværs af membranen. Design af kunstige ionkanaler er et område af stigende interesse, især kanaler, der kan samles på en kontrolleret måde fra simple molekylære forstadier. Mange nuværende systemer anvender komplekse, højmolekylære komponenter, som i høj grad begrænser deres potentiale for fremtidige terapeutiske anvendelser. Dette unikke gennembrud er et af de mest spændende fremskridt inden for kunstige ionkanaler i de senere år. Det giver muligheder for at designe nye små molekyle-baserede kunstige ionkanaler, som kan resultere i bedre behandlinger for ionkanal dysfunktioner, og antibakterielle eller anti-cancermidler.

Dr. Ichiro Hirao, Dækker administrerende direktør for IBN, sagde, "IBN-forskerholdet undersøgte oprindeligt ion-transporterende molekyler designet til at fungere som gelatorer til at samle olieudslip i vand. Gennem dette, de opdagede, at en af ​​gelatorerne var af betydelig toksicitet, får dem til at undersøge, om molekylet måske selv samler sig til en porelignende struktur i cellemembranen og forårsager en ubalance af ioner. Denne hypotese viste sig at være sand og førte til et helt nyt princip for det molekylære design af ionkanaler."

Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society den 21. juni 2018.