Изучение динамики ионных каналов

Наиболее распространенными воротами клетки являются ионные каналы калия — важность этого типа ионных каналов была подтверждена в 2003 году, когда Родерик Маккиннон получил Нобелевскую премию по химии за определение первой атомной структуры бактериального калиевого канала KcsA.Несмотря на большой объем работ, точные молекулярные детали, лежащие в основе ионной селективности и транспорта калиевого канала, остаются неясными. «Поскольку обычные методы, такие как рентгеновская кристаллография, позволяют уловить только усредненные замороженные структуры, невозможно исследовать, как динамика белка может быть вовлечена в ключевые аспекты их функции», — объясняет физик Алипаша Вазири, руководитель совместной группы. в лабораториях Макса Ф. Перуца (MFPL) и Институте молекулярной патологии (IMP) и руководитель исследовательской платформы «Квантовые явления». Наноразмерные биологические системы »(QuNaBioS) Венского университета.Новый метод раскрытия секрета избирательности ионных каналов

Команда Вазири вместе с исследователями из Института биофизической динамики (Чикагский университет) теперь использовала инфракрасную (ИК) спектроскопию в сочетании с моделированием полученных спектров на основе молекулярной динамики для исследования мельчайших изменений формы калиевого канала KcsA. которые вызваны связыванием либо калия, либо иона натрия меньшего размера всего на 0,04 нанометра. Эта комбинация оказалась мощным инструментом для распутывания запутанных ИК-спектров, которые содержат вклады всего белка, путем присвоения каждой части спектра аминокислотам, которые в него вносят вклад.

«Этот новый подход позволяет нам исследовать эти механизмы без пертурбативных действий, то есть без утомительных и дорогостоящих стратегий мечения изотопов. Более того, он открывает путь к изучению структуры и динамики ионных каналов в их биологически значимых временных масштабах, расширяя их до двух -мерная инфракрасная спектроскопия », — говорит Кристоф Гоц, аспирант лаборатории Вазири и соавтор статьи.Исследование впервые показывает, что комбинация двух методов может использоваться для обнаружения тонких конформационных изменений в больших мембранных белках, таких как калиевый канал KcsA.

Кроме того, это открывает возможность фиксировать динамику белков в реальном времени при атомном разрешении, что до сих пор было невозможно с помощью стандартных методов.


Портал обо всем