Lav en hurtig iontransportør

Et internationalt team af forskere ved Institute for Molecular Science i Japan og Max Planck Institute of Biophysics i Tyskland har afsløret en iontransportmekanisme af natrium/proton antiporter ved at simulere dens bevægelse. Baseret på simuleringerne de har designet en hurtigere transportør ved at lave mutation på "porten" af transportøren.

Na+/H+ antiportere udveksler natriumioner og protoner på tværs af cellemembranen for at kontrollere pH, ionkoncentrationer og cellevolumen som er knyttet til et bredt spektrum af sygdomme fra hjertesvigt til autisme. Forskere har nu designet en hurtigere Na+/H+ antiporter baseret på simuleringerne.

Et internationalt forskerteam, forskningslektor Kei-ichi Okazaki ved Institut for Molekylær Videnskab og grupper af professorer Gerhard Hummer og Werner Kühlbrandt ved Max Planck Institute of Biophysics, har beskrevet en iontransportmekanisme for det archaeal Na ⁺ /H ⁺ antiporter PaNhaP i atomiske detaljer ved hjælp af molekylære dynamiksimuleringer. Baseret på simuleringerne de opdagede et par rester, der fungerer som en port til ionbindingsstedet. Desuden, de fandt ud af, at en mutation, der svækker porten, gør transportøren dobbelt så hurtig som vildtypen. Værket blev offentliggjort i Naturkommunikation den 15. april, 2019.

"Det var overraskende, at mutationen gør transportøren hurtigere, "Okazaki siger." Hastighedshastigheden antyder, at porten afbalancerer konkurrerende krav om troskab og effektivitet. "Porten blev opdaget gennem simuleringer, hvor de anvendte en metode kaldet overgangssti-prøveudtagning for at overvinde den enorme tidsskala mellem sekundsskala ionbytning og mikrosekundssimuleringer. Simuleringerne fangede iontransporterende hændelser, hvilket ikke er muligt med konventionelle simuleringer.

"Vi vil gerne forstå designprincipper for transportører, hvordan de genkender deres underlag, og hvordan de kontrollerer transporthastigheder, "Okazaki siger." Disse mekanistiske forståelser kan hjælpe med at udvikle lægemidler til at helbrede transportrelaterede sygdomme i fremtiden. "