水分子控制钾离子通道的失活和恢复(w /视频)

12分子水导致长期激活后复苏所需的钾离子通道功能之前。使用分子模拟建模的钾通道和它的直接细胞环境中,原子的原子,芝加哥大学的科学家们已经发现这种新的机制的功能几乎普遍的生物结构,影响从基本的生物制药的设计。他们的研究结果在线发表在7月28日自然。

“我们的研究明确了这个以前神秘失活状态的性质。这给了我们更好的理解基本生物学和应该改善药物的合理设计,通常目标渠道”的灭活状态Benoit Roux说,博士,生物化学和分子生物学教授芝加哥大学。

钾离子通道,现在几乎生物体,细胞的生物电生成和核心组件蜂窝通信。所需的功能,比如神经活动和肌肉收缩,他们在制药发展作为共同的目标。

这些蛋白质作为一个封闭的隧道穿过细胞膜,控制流的小离子进出细胞。由外部信号被激活后,钾离子通道开放,允许离子通过。然而,不久之后,他们接近,进入一个不活跃的状态,无法响应刺激10到20秒。

这漫长的恢复期的原因,由分子极其缓慢的标准,仍然是一个谜,在已知蛋白质结构变化之间几乎可以忽略不计的活跃和灭活states-differing距离相当于一个碳原子的直径。

揭示这一现象,Roux和他的团队使用超级计算机来模拟每个原子的运动和行为的钾通道和它的直接环境。计算相应的数以百万计的时间后,研究小组发现,12水分子负责这些渠道的缓慢复苏。

他们发现当钾通道是开放的,水分子快速绑定到小蛀牙在蛋白质结构,他们阻塞通道,防止离子的通道。水分子被释放后才慢慢的外部刺激被移除,使通道准备再次激活。这台计算机仿真发现然后通过渗透性实验在实验室确认。

“观察这是完全出人意料,但很多道理回想起来,“Roux表示。“更好的理解这个无处不在的生物系统将会改变人们如何思考这些通道的失活和恢复,并有可能有一天影响人类健康。”

---

---