计算机模型显示胆固醇对心脏的影响

利用一个计算机模型,研究人员从北卡罗莱纳州立大学和伊利诺伊大学芝加哥显示的效果增加胆固醇的数量在一个特定的离子通道参与调节钾水平的心脏。工作可以进一步深入了解胆固醇和心脏功能之间的相互作用,可能会影响未来的心脏治疗。

离子通道是位于细胞膜蛋白质之间控制离子的运输细胞的周围环境和细胞的内部。电流,使心肌收缩是一个产品的一系列跨细胞膜离子转移。每个心肌细胞在细胞膜离子通道传输特定带电原子,如钙、钠、钾——从外部环境到心脏细胞。

助理教授贝琳达Akpa综合合成和系统生物学和NC州立大学电气和计算机工程和共同通讯作者论文的描述研究,观察胆固醇分子在特定离子通道的作用,叫做Kir2,调节钾转化为心肌细胞的转移。

”胆固醇本身不是一件坏事,”Akpa说。“它总是存在于细胞膜。当胆固醇改变我们开始有问题。鉴于胆固醇30%的正常膜,我们想要理解为什么一个相对较小的增加——从大约30至40%——突然让事情出错。“

Akpa,伊利诺斯州的芝加哥大学博士生尼古拉•巴贝拉和共同通讯作者Irena莱维坦,药理学,医学教授和生物工程在芝加哥伊利诺伊大学,用计算机模型来揭示的胆固醇分子与Kir2离子通道交互。他们发现,虽然个别胆固醇分子强烈不绑定Kir2通道,增加胆固醇的水平使这些交互数量越来越多,基本上是压倒性的通道。

蛋白质和小分子经常互动像锁和钥匙,只有一个特定的分子可以放入特定区域的蛋白质。这些相互作用导致蛋白质改变形状,Kir2,胆固醇滑向这些区域干扰蛋白质的试图打开或关闭允许钾离子进入心脏细胞。在他们的模型中,Akpa,巴贝拉,莱维坦识别四个“锁”Kir2离子通道,胆固醇分子试图占领。

”胆固醇可能实际上属于这些锁,但我们也看到它试图进入的地方应该是空置的,干扰蛋白质的能力改变它的形状,可以正常打开和关闭,“Akpa说。“这是一个问题,因为细胞离子通道需要编排一个复杂的编排的离子进出在不同的时间。从本质上说,这就像在离子交换的交响曲,插入错误的注意。”

未来的工作团队将特别关注额外的胆固醇改变蛋白质的能力如何打开和关闭。

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参考:巴贝拉,N。、Ayee m . A。Akpa, b。&莱维坦,i (2018)。分子动力学模拟Kir2.2交互的合奏胆固醇分子。生物物理期刊上。https://doi.org/10.1016/j.bpj.2018.07.041