Siekdami rasti naujų gripo gydymo būdų, chemikai įgyja naujų įžvalgų apie vandens elgesį gripo viruso kanale.

Stebima skirtinga vandens dinamika tarp gripo B viruso M2 baltymo transmembraninės grandinės uždaros (kairės) ir atviros (dešinės) būsenos. Vandens molekulės yra labiau orientuotos nei uždarytos atviroje būsenoje, kad būtų galima „protonų peršokti“ per vandens ir vandenilio jungtis. Kreditas: Tyrėjų vaizdas

Tyrimai, kaip vanduo elgiasi protonų kanale, suteikia naujų būdų gripui gydyti.

Naujame vandens dinamikos tyrime grupė SU VIENU Profesoriaus Mei Hongo vadovaujami chemikai, bendradarbiaudami su docentu Adomu Willardu, nustatė, kad vanduo jonų kanale yra anizotropinis arba iš dalies suderintas. Tyrėjų duomenys, pirmieji tokio pobūdžio duomenys, rodo vandens dinamikos ir tvarkos ryšį su protonų laidumu jonų kanale. Darbas suteikia naujų būdų kurti antivirusinius vaistus ar kitus gydymo būdus.

Honkongo laboratorijos nariai atliko sudėtingus branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) eksperimentus, norėdami įrodyti, kad gripo M viruso protonų kanale yra anizotropinio vandens, tuo tarpu Willardo komandos nariai juos visus.atomas molekulinės dinamikos modeliavimas, siekiant patvirtinti ir papildyti eksperimentinius duomenis. Honkongas buvo pagrindinis jų tyrimo, paskelbto 2004 m., Autorius Ryšių biologija, ir parašė Martinas Gelenter, „Venkata Mandala“ ir „Hong Lab“ Aurelio Dregni, Willardo Michielas Niesenas ir Dina Sharon.

Kanalo vanduo ir gripo virusas

B2 gripo virusas yra baltymų kanalas, rūgštinantis virusą, kuris padeda išleisti jo genetinę medžiagą į užkrėstąsias ląsteles. Šio kanalo vanduo yra svarbus, kad gripo virusas taptų infekciniu, nes jis palengvina kanalo viduje esančių protonų laidumą perlipti lipidų membraną.

Anksčiau Hongo laboratorijoje buvo tiriama, kaip gaminti aminorūgštis rūgštis histidinas perneša protonus iš vandens į gripo virusą, tačiau jie vandens molekulių neištyrė išsamiai. Šis naujas tyrimas pateikė trūkstamą saitą suprasti vandenilio jungimosi grandinę tarp vandens ir histidino M2 kanale. Norint atsikratyti gripo viruso baltymo, kanalą reikia padengti mažomis molekulėmis (t. Y. Antivirusiniais vaistais), kad būtų galima nutraukti vandens kelią.

Tam, kad vandens ir vandens vandenilio jungtys susilygintų, kad būtų pasiektas „protonų šuolis“, vandens molekulės turi būti bent iš dalies orientuotos. Tačiau labai sunku eksperimentiškai nustatyti nedidelį vandens molekulių liekamųjų išsidėstymų skaičių kanale neužšaldant mėginio. Todėl daugumą ankstesnių šios srities tyrimų atliko kompiuteriniai chemikai, tokie kaip Willardas. Eksperimentiniai duomenys šiuo klausimu dažnai apsiribojo krištolo struktūromis, gautomis esant kriogeninei temperatūrai. Hong laboratorija pritaikė relaksacinę BMR metodiką, kurią galima naudoti esant kur kas šiltesnei, apie 0 laipsnių temperatūrai Celsijaus. Esant tokiai temperatūrai, vandens molekulės sukosi pakankamai lėtai, kad mokslininkai pirmą kartą galėtų stebėti kanalo mobilumą ir likutinę orientaciją.

Daugiau vietos, daugiau tvarkos

BMR eksperimentų Honkonge duomenys parodė, kad atviroje BM2 kanalo būsenoje esančios vandens molekulės yra labiau lygios nei uždarytos, nors atviroje būsenoje yra daugiau vandens molekulių. Mokslininkai nustatė šią likutinę tvarką, matuodami vandens protonų, vadinamų anizotropija, cheminio pokyčio magnetines savybes. Nustebino aukštesnis žemo pH vandens derinimas.

“Pradžioje mums buvo priešingai”, – sako Hongas. “Iš daugelio ankstesnių BMR duomenų žinome, kad atviruose kanaluose yra daugiau vandens molekulių, todėl galima pagalvoti, kad šios vandens molekulės turėtų būti labiau netvarkingos ir atsitiktinės plačiajame kanale. Tačiau ne, vandenys yra šiek tiek geriau išlyginti pagal BMR duomenis, kad atsipalaiduotų. ” Molekulinės dinaminės simuliacijos parodė, kad tvarka yra tokia, kad pagrindinė protonų tema pagaminta liekana – histidinas – įkraunama esant teigiamam pH.

Naudodami kietojo kūno BMR spektroskopiją ir molekulinės dinamikos modeliavimą, mokslininkai nustatė, kad vanduo, esant žemo pH lygio atvirai būsenai, greičiau sukosi ir virto kanalu, nei esant aukštai pH uždarai. Šie rezultatai kartu rodo, kad vandens molekulės persiorientuoja žemai amplitudei, kad nustatytų protonų šuoliams reikalingą išlyginimą.

Protonų laidumo slopinimas, viruso blokavimas

Naudodamiesi molekulinės dinamikos modeliavimais, kuriuos atliko Willardas ir jo komanda, mokslininkai galėjo pamatyti, kad vandens tinkle atviroje būsenoje yra mažiau vandeniliu sujungtų butelių nei uždaroje būsenoje. Taigi greitesnė dinamika ir didesnė atvirų kanalų vandens molekulių orientacijos tvarka sukuria vandens tinklo struktūrą, reikalingą protonų šuoliui ir sėkmingam viruso užkrėtimui.

Kai gripo virusas patenka į ląstelę, jis patenka į nedidelį skyrių, vadinamą endosoma. Endosominė kompozicija yra rūgšti, o tai atveria kelią baltymų patekimui į vandenį ir protonų pernešimą į virusą. Rūgštiniame PH yra didelė vandenilio jonų koncentracija, tai yra M2 baltymas. Be vandens molekulių, perduodančių protonus, protonai nepasieks histidino, kuris yra kritinė aminorūgščių liekana. Histidinas yra protonų tematikos liekana, kuri sukasi pernešdama vandens molekulių nešamus protonus. Todėl relinė grandinė tarp vandens molekulių ir histidino yra atsakinga už protonų laidumą M2 kanalu. Todėl šio tyrimo išvados gali būti svarbios kuriant antivirusinius vaistus ir naudojant kitas praktines programas.

Nuoroda: „Vandens orientacija ir dinamika uždaruose ir atviruose gripo B viruso M2 protonų kanaluose“ – Martin D. Gelenter, Venkata S. Mandala, Michiel JM Niesen, Dina A. Sharon, Aurelio J. Dregni, Adam P. Willard ir Mei. Hong, 2021 m. Kovo 12 d., Ryšių biologija.
DOI: 10.1038 / s42003-021-01847-2

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.