معلومة

قناة ايون البوابات

قناة ايون البوابات



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد كنت أدرس القنوات الأيونية وهناك شيء واحد أشعر بالحيرة تجاهه ، وهو البوابات بين الحالات المفتوحة والمغلقة في القنوات.

هل أنا محق في التفكير في أن البوابة سريعة جدًا بحيث تكون دائمًا مفتوحة بشكل فعال لتدفق الأيونات؟ لذلك إذا كانت هناك عشرة أيونات تتدفق عبر قناة ، فيمكن للمرء أن يتخيل أن القناة تفتح وتغلق بسرعة كبيرة ، فهي مفتوحة دائمًا لتدفق الأيونات العشرة ، أو أن القناة المفتوحة تسمح بمرور أيون واحد ، وتغلق ثم تفتح مرة أخرى للأيون القادم؟


هناك عدة أنواع من القنوات ، ولكن من المحتمل أن النوع الذي تشير إليه هو القنوات الأيونية ذات الجهد الكهربائي.

تعتمد الحالة التي تكون فيها هذه القنوات ، مفتوحة أو مغلقة ، على جهد الفعل عبر غشاء الخلية.

إذا كانت الإمكانات عند الطاقة الصحيحة للقناة المراد فتحها ، فستظل مفتوحة مما يسمح بتدفق ثابت للأيونات من خلالها. بمجرد مرور عدد كافٍ من الأيونات بحيث تتغير الإمكانات عبر الغشاء لتلبية طاقة التعطيل ، ستغلق القناة. ثم يدخل في فترة مقاومة للحرارة تتطلب إعادة الاستقطاب عبر غشاء الخلية بحيث تتم إعادة ضبط الأيون جاهزًا للفتح والسماح للأيونات بالمرور مرة أخرى.

القنوات الأيونية المختلفة لها إمكانات تنشيط مختلفة ، وإمكانات تعطيل وفترات مقاومة مختلفة. ينتج عن هذا معدلات مختلفة من الافتتاح والإغلاق.

بناءً على ما سبق ، ورداً على سؤالك ، لا توجد بوابة سريعة بحيث تكون مفتوحة دائمًا. هناك فترات زمنية كبيرة حيث يتم إغلاق القنوات مما يسمح بعدم تدفق الأيونات وفترات زمنية طويلة حيث تكون مفتوحة مما يسمح بالتدفق المستمر للأيونات.


تستخدم القناة العميقة شبكات عصبية عميقة لاكتشاف أحداث جزيء واحد من بيانات مشبك التصحيح

تقدم تقنيات البحث أحادية الجزيء مثل الفيزيولوجيا الكهربية للرقعة رؤية بيولوجية فريدة من خلال التقاط حركة البروتينات الفردية في الوقت الفعلي ، دون حجب متوسط ​​مجموعة الخلية الكاملة. الخطوة الأولى الحاسمة في التحليل هي اكتشاف الحدث ، وهو ما يسمى "المثالية" ، حيث يتم تحويل البيانات الخام الصاخبة إلى سجلات منفصلة لحركة البروتين. حتى الآن ، كانت هناك قيود عملية في تمثيلية بيانات patch-clamp المثالية عالية الجودة عادةً ما تكون شاقة وتصبح غير قابلة للتنفيذ وذاتية مع البيانات البيولوجية المعقدة التي تحتوي على العديد من بروتينات قناة الأيون الأحادية الأصلية المتميزة. هنا ، نعرض نموذجًا للتعلم العميق يعتمد على الشبكات العصبية التلافيفية وبنية الذاكرة طويلة المدى التي يمكن أن تجعل نشاط الجزيء الفردي المعقد مثاليًا بشكل أكثر دقة وأسرع من الطرق التقليدية. لا توجد معلمات لتحديد خط الأساس أو سعة القناة أو عدد القنوات على سبيل المثال. نعتقد أن هذا النهج يمكن أن يحدث ثورة في الاكتشاف التلقائي غير الخاضع للرقابة لأحداث الانتقال أحادية الجزيء في المستقبل.


بوابة القناة الأيونية - علم الأحياء

إن برنامجنا هو برنامج بحث متعدد التخصصات في واجهة الكيمياء والبيولوجيا. نحن نستمد من تخصصات واسعة النطاق مثل الفيزيولوجيا الكهربية وعلم الدهون وكيمياء البروتين والكيمياء التركيبية لمعالجة الأسئلة في ثلاثة مجالات رئيسية ملخصة أدناه.

يتمثل مجال الدفع الرئيسي للمجموعة في توضيح الآليات الجزيئية الكامنة وراء فتح وإغلاق (بوابة) بروتينات القناة الأيونية.

القنوات الأيونية عبارة عن بروتينات غشائية معبر عنها في جميع أنواع الخلايا وهي مهمة للغاية للحياة. على سبيل المثال ، قنوات البوتاسيوم والصوديوم المنشطة بالجهد والتي يتم التعبير عنها في الخلايا العصبية تكمن وراء جهد الفعل الذي يشكل الدافع العصبي. القنوات الأيونية الأخرى مثل قنوات TRP تشارك في العديد من العمليات بما في ذلك الإحساس الحراري والاستشعار الكيميائي.

لقد أنشأنا مشبك الجهد ثنائي القطب (TEVC) ومجموعة الفسيولوجيا الكهربية لمشابك التصحيح في مختبرنا ونستخدمها لدراسة بوابات TRP والقنوات الأيونية ذات الجهد الكهربائي. نحافظ على أ Xenopus laevis مستعمرة في مختبرنا لشراء البويضات لفسيولوجيا TEVC الكهربية.

التركيز الرئيسي الآخر للمختبر هو تطوير مناهج قائمة على البيولوجيا الكيميائية لدراسة الدهون.

هناك الآلاف من الدهون في الخلايا ، معظمها مع وظيفة غير محددة. أحد أسباب عدم فهم الدهون بشكل جيد مقارنة بالبروتينات والأحماض النووية هو نقص الأدوات القوية المتاحة لدراستها في الخلايا.

نهدف إلى معالجة هذا المطلب الملح الذي لم يتم تلبيته للنُهج الفعالة لدراسة الدهون من خلال تطوير تقنيات جديدة لتسمية الدهون في الخلايا بمقابض كيميائية اصطناعية ومصممة خصيصًا ، وبالتالي منحها الخصائص المرغوبة. نحن نستخدم أحدث ما توصلت إليه العلوم الدهنية (باستخدام مطياف الكتلة ثلاثي الأيونات رباعي الأقطاب الذي أنشأناه في مختبرنا) وطرق التصوير لتوصيف العلامات الدهنية الناتجة بدقة واستخدام هذه الدهون المسمى لاكتشاف البروتينات المتفاعلة مع الدهون عن طريق استخدام مناهج البروتين الكيميائي.

نحن نعمل بنشاط أيضًا على تطوير طرق فعالة لوضع العلامات الخاصة بالموقع على الجزيئات الحيوية بما في ذلك البروتينات والدهون.

تتمحور مشاريع الاقتران الحيوي في المختبر حول الكيمياء العضوية وتتضمن تخليق المركبات العضوية المصممة لتنظيم وضع العلامات الخاصة بالموقع على جزيئات حيوية خلوية محددة.


آليات بوابة وتنظيم قناة pannexin1

Pannexins هي عائلة من البروتينات الغشائية المتكاملة مع تعديلات مميزة بعد الترجمة ، وتوطين خلوي فرعية وتوزيع الأنسجة. Panx1 هو الشكل الإسوي الأكثر دراسة والأكثر تميزًا لهذه العائلة الجينية. إن التعبير في كل مكان ، بالإضافة إلى وظيفته كإصدار رئيسي لـ ATP وقناة نفاذ للنيوكليوتيدات ، يجعل Panx1 مرشحًا أساسيًا للمشاركة في الفيزيولوجيا المرضية لاضطرابات الجهاز العصبي المركزي. بينما تدور العديد من التحقيقات حول وظائف Panx1 في الصحة والمرض ، بدأت التفاصيل مؤخرًا في الظهور حول الآليات التي تتحكم في نشاط قناة Panx1. كشفت هذه التطورات في علم الأحياء Panx1 أنه بالإضافة إلى دورها الكلاسيكي كقناة غشاء بلازما غير معارضة ، فإنها تشارك في مسارات بديلة تتضمن مقصورات متعددة داخل الخلايا ومجمعات بروتينية وعدد لا يحصى من المشاركين خارج الخلية. هنا ، نستعرض التقدم الأخير في فهمنا لـ Panx1 في مركز هذه المسارات ، مع تسليط الضوء على تعديلها في سياق معين بطريقة معينة. هذا المقال جزء من عدد خاص بعنوان: بروتينات جاب جانكشن من تحرير جان كلود هيرفيه.

الكلمات الدالة: قناة تنشيط ATP Pannexin Panx1.


الآليات الهيكلية للبوابة والانتقائية الأيونية لناقل البوليامين البشري ATP13A2

الطفرات في ATP13A2، المعروف أيضًا باسم بارك 9، يسبب شكلاً نادرًا أحادي الجين من مرض باركنسون اليافع يسمى متلازمة كوفور راكب وأمراض التنكس العصبي الأخرى. ATP13A2 يشفر P5B P-type ATPase الواقي للأعصاب المخصب للغاية في الدماغ الذي يتوسط الاستيراد الانتقائي لأيونات الحيوانات المنوية من الجسيمات الحالة إلى العصارة الخلوية عبر آلية غير معروفة. نقدم هنا ثلاثة تراكيب من ATP13A2 البشري مرتبطة بنظير ATP أو بالسائل المنوي في وجود محاكيات الفسفوم التي يحددها الفحص المجهري الإلكتروني. تفتح عملية الفسفرة الذاتية ATP13A2 بوابة lysosome luminal لتكشف عن قناة وصول لومن ضيقة تحتوي على أيون منوي في مدخلها. تؤسس بنية ATP13A2 المبادئ الفيزيائية الكامنة وراء النقل الانتقائي للبولي أمين وتتوقع وسيط "قناة المضخة" يمكن أن يعمل كقناة مضادة لتيسير تحمض الليزوزوم. تؤسس النتائج التي توصلنا إليها أساسًا ثابتًا لفهم طفرات ATP13A2 المرتبطة بالمرض وتقربنا من تحقيق إمكانات ATP13A2 في العلاج الوقائي.

هياكل ناقل البولي أمين ATP13A2 المرتبط بمرض باركنسون

تكشف هياكل ثلاث وسيطة لدورة النقل عن آلية البوابة

تكشف بنية موقع ربط البوليامين عن آليات انتقائية الأيونات

يتوقع موقع موقع ربط البوليامين وجود آلية شبيهة بالقناة الأيونية


قناة ايون

قناة ايونs عبارة عن بروتينات غشائية مكونة للمسام تشمل وظائفها إنشاء إمكانات غشاء يستريح وتشكيل إمكانات العمل والإشارات الكهربائية الأخرى عن طريق بوابات تدفق الأيونات عبر غشاء الخلية ، والتحكم في تدفق الأيونات عبر الخلايا الإفرازية والظهارية.

قناة أيون
أي مركب بروتين عبر الغشاء يشكل قناة مملوءة بالماء عبر طبقة ثنائية الفوسفوليبيد تسمح بنقل الأيونات الانتقائي إلى أسفل تدرجه الكهروكيميائي. انظر أيضًا مضخة الأيونات.
مسرد كامل.

قناة ايونs موجودة في الأغشية التي تحيط بجميع الخلايا البيولوجية. من خلال إجراء والتحكم في تدفق الأيونات ، تساعد هذه البروتينات المكونة للمسام على إنشاء الجهد السلبي الصغير الذي تمتلكه جميع الخلايا في حالة الراحة (انظر إمكانات الخلية).
محتويات
1 الميزات الأساسية.

يعتمد إيقاع خلايا القلب على فتح وإغلاق سلسلة معقدة من الصمامات على غشاء الخلية ، تسمى

س. تسمح بعض الصمامات بتدفق أيونات معينة مثل البوتاسيوم (K +) ، بينما يسمح البعض الآخر بتدفق أيونات مختلفة مثل الصوديوم (Na +) إلى الداخل. وهناك أيضًا مضخات تحرك الأيونات بنشاط في اتجاه أو آخر.

s في The Daphnia Heart Biology Essay. "UKEssays.com.11 2013. All Answers Ltd. 04 2018. نسخ إلى مرجع الحافظة تم نسخه إلى الحافظة.

تمت دراسة s على نطاق واسع في الخلايا المثيرة مثل الخلايا العصبية والألياف العضلية لأن حركة الأيونات عبر الغشاء جزء لا يتجزأ من وظيفتها.

ق / عين على / ن. البروتينات ، الموجودة في جميع أغشية الخلايا ، تتحكم في مرور أيونات معينة بين داخل الخلية وخارجها.
تأين / عين-إن-عيون / (بريطاني: أيون) v. للتغيير إلى أيونات.
IP₁ إينوزيتول -1 فوسفات.

يفتح ويغلق للسماح للخلية بتغيير إمكاناتها الغشائية.
مبدأ الغوز.

تشارك s في مجموعة متنوعة من العمليات البيولوجية وهي هدف مفضل في البحث عن أدوية جديدة.
صفحة التذييل.

في الغشاء الذي يفتح ويغلق استجابة للتغيرات في إمكانات الغشاء (الجهد) ، تعتبر قنوات الصوديوم والبوتاسيوم في الخلايا العصبية أمثلة.

s تعمل كقنوات مسورة. تفتح هذه القنوات أو تُغلق اعتمادًا على وجود أو عدم وجود محفز كيميائي أو فيزيائي.
إذا كانت مادة كيميائية ، فإن المنبه هو مادة أخرى غير تلك التي سيتم نقلها.

التي تكون مفتوحة بشكل دائم
شبكية العين مركب حساس للضوء مشتق من بيتا كاروتين.
يتكون الريتينوات وهو مشتق مؤكسد من الريتينول بواسطة الكربوكسيل لمجموعة الألدهيد في شبكية العين.

بروتين أو تجمع عدة بروتينات في غشاء الخلية يفتح ويغلق للسماح للأيونات بالحركة داخل وخارج الخلايا. الإشعاع المؤين: الإشعاع الذي يحتوي على الكثير من الطاقة بحيث يمكنه إزالة الإلكترونات من مدار الذرة عندما تتلامس معها أو "تتأين" أو تشحنها.

s في الخلايا العصبية والخلايا الأخرى ". Annu Rev Neurosci. 11: 119-36. doi: 10.1146 / annurev.ne.11.030188.001003. PMID 2452594.
^ دولهونتي أ (2006). "الإثارة-الانكماش اقتران من الخمسينيات إلى الألفية الجديدة". كلين أكسب فارماكول فيسيول. 33 (9): 763-72. دوى: 10.1111 / j.1440-1681.

ق مفتوح. في المشابك المثيرة ، يسمح هذا الفتح للأيونات الموجبة بدخول الخلايا العصبية ويؤدي إلى إزالة الاستقطاب من الغشاء - انخفاض في الفرق في الجهد بين داخل وخارج الخلية العصبية.

تشكل بروتينات القناة التي تمتد عبر غشاء الخلية

س. لتحديد بنية البروتينات ، غالبًا ما استخدم العلماء علم البلورات بالأشعة السينية.

تنتشر هذه الناقلات العصبية عبر فجوة قصيرة جدًا من المحور العصبي إلى سطح الخلية المستهدفة وترتبط بالمستقبلات التي تتحكم

يبدأ هذا التحفيز المغنطيسي الحراري بالفئران التي تمت هندستها وراثيًا بحيث تنتج الخلايا في الخلايا العصبية المستهدفة حساسة لدرجة الحرارة

س. ثم يتم حقن الجسيمات النانوية في هذه الأجزاء من الدماغ ، حيث تلتصق بالخلايا العصبية.

الإنزيمات ، علامات القرص المضغوط ، بروتينات مستضد فصيلة الدم ، المستقبلات النووية ، الناقلات ، البروتينات الريبوسومية ، البروتينات الجيولوجية ، المستقبلات المقترنة ببروتينات الجهد الكهربائي

بروتينات الغشاء المتوقعة بروتينات مُفرزة متنبأ بها بروتينات داخل الخلايا متوقعة بروتينات البلازما عوامل النسخ بروتينات الميتوكوندريا RNA polymerase.

يسمح بمرور الأيونات (Ca2 +، Na +، Cl-) أسفل تركيزها. الانحدار // السلبي - لا يلزم ATP
تستخدم بعض القنوات بوابة لتنظيم تدفق الأيونات
النفاذية الانتقائية - لا يمكن لجميع الجزيئات أن تمر عبر قنوات انتقائية.

تشمل أنواع المستقبلات

التي يمكن أن تفتح أو تغلق (بوابات) تسمح للأيونات بالدخول أو الخروج من الخلايا ، والإنزيم المرتبط الذي ينشط كينازات البروتين الداخلية أو الخارجية (إنزيمات نقل الفوسفات) ، والسربنتين أو البروتين المرتبط.

أكواد الجينات MCOLN1 لـ mucolipin1 ، وهي قطة

هذا غير انتقائي. وبالتالي ، فإن الطفرة المرضية التي تنطوي على هذا الجين من شأنها أن تعطل وظائف هذا الإنزيم. هذه الحالة موروثة في نمط وراثي جسمي متنحي.
المرادفات:
نقص mucolipidin 1.

ألياف دقيقة تسمى روابط الأطراف تربط الجزء العلوي من كل "شعرة" بجارتها. ترتبط روابط التلميح بحساسية التمدد

يمكنك التفكير في القنوات على أنها أبواب مصيدة صغيرة عندما تفتح تسمح للأيونات (الجزيئات المشحونة المذابة في السائل المحيط) بالتدفق إلى الخلية.

تنتقل المستقبلات بالبوابات

s التي تفتح وتترك الصوديوم وأيونات موجبة الشحنة الأخرى في الخلايا العصبية بعد المشبكية عندما ترتبط الناقلات العصبية. عندما تدخل هذه الأيونات موجبة الشحنة إلى الخلايا العصبية بعد المشبكية فإنها تتسبب في إزالة الاستقطاب من غشاءها.

يؤدي وصول جهد الفعل إلى انتقال بعض الحويصلات إلى نهاية المحور العصبي وتفريغ محتوياتها في الشق المشبكي. تنتشر الناقلات العصبية المحررة عبر الشق ، وترتبط بمستقبلات على غشاء الخلية الأخرى ، مما يتسبب في


أنواع الأكسجين التفاعلية: الأيض ، والإجهاد التأكسدي ، ونقل الإشارة

كلاوس أبل وهيربرت هيرت
المجلد. 55 ، 2004

الملخص

▪ الملخص يتم إنتاج العديد من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) بشكل مستمر في النباتات كمنتجات ثانوية لعملية التمثيل الغذائي الهوائي. اعتمادًا على طبيعة أنواع أنواع ROS ، بعضها شديد السمية ويمكن إزالته بسرعة من خلال الأنزيمات الخلوية المختلفة. اقرأ أكثر

الشكل 1: توليد أنواع مختلفة من أنواع الأكسجين التفاعلية عن طريق نقل الطاقة أو التخفيض المتسلسل الأحادي للأكسجين ثلاثي الحالة على الأرض.

الشكل 2: السمات الرئيسية لنقل الإلكترون الضوئي تحت ضغط الضوء العالي الذي يؤدي إلى إنتاج ROS في البلاستيدات الخضراء والبيروكسيسومات. يمكن استخدام اثنين من أحواض الإلكترون للدلالة.

الشكل 3: الأنماط الرئيسية للإنزيمات ROS التي يتم مسحها بواسطة ديسموتاز الفائق (SOD) ، الكاتلاز (CAT) ، دورة أسكوربات الجلوتاثيون ، ودورة الجلوتاثيون بيروكسيديز (GPX). SOD يحول الماء.

الشكل 4: رسم تخطيطي لآليات استشعار وإشارات ROS الخلوية. يمكن لمستشعرات ROS مثل كينازات الهيستيدين المترجمة بالغشاء أن تستشعر ROS خارج الخلية وداخل الخلايا. داخل الخلايا RO.

الشكل 5: الأدوار المختلفة لـ ROS في ظل ظروف (أ) هجوم الممرض أو (ب) الإجهاد اللاأحيائي. عند هجوم العامل الممرض ، تنشط الإشارات التي يسببها المستقبل غشاء البلازما أو أوكسيديز أبوبلاست.


تم اكتشاف آلية جديدة لبوابة القناة

عندما اكتشف عالم الفيزياء الحيوية الحاسوبي جيانهان تشين وزملاؤه في جامعة ماساتشوستس أمهيرست سر كيفية تنظيم الخلايا لقنوات البوتاسيوم الكبيرة (BK) ، اعتقدوا أنها يجب أن تكون أداة حسابية. ولكن بعد العديد من عمليات المحاكاة والاختبارات ، أقنعوا أنفسهم بأنهم قد حددوا آلية بوابة BK التي استعصت على العلم لسنوات عديدة.

يقول تشين ، "إن الطريقة الرئيسية للجهاز العصبي لإرسال إشارات كهربائية هي عن طريق فتح وإغلاق قنوات البوتاسيوم والأيونات الأخرى التي تساعد في تنظيم إطلاق الخلايا العصبية وإطلاق الناقل العصبي. وتعد قنوات البوتاسيوم الكبيرة هذه مركزية لربط الإشارات الكهربائية بأحداث تتوسط فيها الكالسيوم مثل كتقلص عضلي وإثارة عصبية "وكيف يتم تنظيم ضغط الدم ، على سبيل المثال.

ويضيف: "تحتوي قنوات BK هذه على مسام كبيرة جدًا ، لذا يمكنها تحمل تيار كبير جدًا ، مما يتيح للخلية الاستجابة بشكل أسرع". تلعب قنوات BK دورًا مهمًا في العديد من الحالات الصحية مثل ارتفاع ضغط الدم والصرع والتوحد والتخلف العقلي.

كان اللغز الرئيسي على مدار الثلاثين عامًا الماضية هو محاولة فهم كيفية إغلاق الخلايا ، أو البوابة ، قنوات BK ، التي لها مسام مركزية كبيرة بشكل غير عادي. في المسام ذات الحجم النموذجي ، تحتوي بروتينات القناة عمومًا على هياكل تتحرك في موضعها لإغلاق الممر الأيوني فعليًا عند الطلب. لكن النتائج التي توصل إليها آخرون أظهرت ، لسبب غير مفهوم ، أن المسام المركزية الكبيرة في قنوات BK "تبدو مفتوحة على مصراعيها في كل من الحالات النشطة وغير النشطة". يقول تشين ، "تؤكد الهياكل الذرية التي تم حلها مؤخرًا أن المسام لا تزال مفتوحة على مصراعيها بالمعنى الحرفي للكلمة ، حتى عندما تكون مغلقة أمام ممر البوتاسيوم. لا أحد يستطيع فهم هذا."

يلاحظ تشين: "كان هناك الكثير من الفرضيات ، لكن لا توجد إجابات". في هذه اللحظة اتصالات الطبيعة، يوضح فريقه أن البوابة المادية غير مطلوبة لإغلاق قنوات BK. وبدلاً من ذلك ، فإن ظاهرة تُعرف باسم "نزع الرطوبة الكارهة للماء" تؤدي إلى ظهور طور بخار في التجويف المركزي للمسام لمنع الوصول داخل الخلايا إلى المرشح الانتقائي.

تشن هو جزء من برنامج الكيمياء والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في جامعة UMass Amherst وعضو في معهد علوم الحياة التطبيقية بالحرم الجامعي ، والذي يترجم العلوم الأساسية إلى أهداف جديدة وقيادة ونماذج للأمراض. المؤلف الأول لورقتهم ، Zhiguang Zhang ، هو زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في مختبر Chen والمؤلف الثاني Mahdieh Yazdani طالبة دراسات عليا هناك.

وأشار المؤلفون إلى أن آلية البوابة في قنوات BK التي كانوا يدرسونها "تختلف اختلافًا جذريًا عما لوحظ في القنوات الأيونية الأخرى". "نعتقد أن هذا العمل يمثل نقلة نوعية في تفكيرنا في تنظيم قنوات BK وبواباتها" ، وهو "أحد الأمثلة القليلة الأولى لـ" بوابة كارهة للماء "الحقيقية ، حيث ينشأ الحاجز أمام تغلغل الأيونات مباشرة من تحولات إزالة الرطوبة . "

يشير نزع الماء الكارهة للماء إلى ظاهرة مشابهة لطريقة وضع الماء على حبيبات سطح زيتية لتكوين قطرات. يتطلب بدء انتقالات إزالة الندى في قنوات BK تغييرات في شكل المسام ونفهة السطح من الماء مدفوعة بربط الكالسيوم. عندما يكون مسام BK زيتيًا ، فإن الماء يشكل طور بخار يعمل كحاجز ويمنع دخول جميع الأيونات ، كما يقول تشين. "لا شيء يمر."

استخدم فريقه النمذجة الحاسوبية والمحاكاة الذرية القائمة على الفيزياء بدعم من القوة الحسابية الهائلة لمجموعة GPU في الكتلة الحوسبية عالية الأداء الخضراء في ماساتشوستس في هوليوك القريبة لتنفيذ هذا العمل. ووجدوا أن آلية البوابات الكارهة للماء تتوافق أيضًا مع مسح دراسات الطفرات التي تُظهر أن تعديل كراهية المسام للماء يرتبط بخصائص التنشيط.

يوضح تشين ، "نحن نعرف الخصائص الفيزيائية لكل ذرة وكيف تتفاعل. عمليات المحاكاة لدينا تضع هذه الأنظمة معًا ومن الديناميكيات الجماعية يمكننا فحص كيفية عمل الأنظمة البيولوجية." ويضيف ، "بياناتنا توفق بين النتائج الرئيسية من الدراسات التجريبية السابقة دون التذرع بأي أفكار مجنونة. نحن فخورون حقًا بحل أحد أكبر الألغاز في مجال BK."

يقول ، "إذا فكرت في سبب رغبة الطبيعة في استخدام حاجز بخار حيث يوجد مسام كبير يجب أن يحمل الكثير من التيار الكهربائي ، لتطبيق حاجز مادي ، فستحتاج إلى إعادة ترتيب هيكلي للبروتين والذي من المحتمل أن إما أن تكون كبيرة جدًا أو بطيئة جدًا أو كليهما. وبطريقة ما ، فإن الطبيعة ذكية حقًا في استخدام هذه الظاهرة الكارهة للماء لإنشاء بوابة حساسة وسريعة. لقد فوجئنا حقًا برؤية التغييرات في شكل المسام وخصائص السطح صغيرة ودقيقة نسبيًا ، ولكن لها عواقب كبيرة على خصائص الترطيب. "

علاوة على ذلك ، يقول تشين ، "فيما يتعلق بفهم كيفية توصيل القناة بالبوابات ، فإننا نعرف الآن المزيد ويعطينا أساسًا قويًا لنرى كيف تتحدث المجالات الأخرى لقنوات BK مع المسام وكيف أن جهد الغشاء وتدرج الكالسيوم و a تتحكم بعض الإشارات الكيميائية الأخرى في حالة المسام. ومن حيث المبدأ ، يجب أن تكون هذه المعرفة مفيدة في تطوير علاجات واستراتيجيات جديدة في استهداف القناة ".

هذا العمل مدعوم بمنحة جديدة مدتها أربع سنوات بقيمة 2.9 مليون دولار تم تمويلها مؤخرًا من قبل المعهد الوطني للقلب والرئة والدم التابع للمعاهد الوطنية للصحة ، إلى فريق تعاوني بقيادة جيانمين كوي في جامعة واشنطن ، وسانت لويس ، وتشين في UMass Amherst و Xiaoqin Zou في جامعة ميسوري.


تتحكم بروتينات المهايئ في آلية بوابة القناة الأيونية

مخطط آلية التنشيط لقنوات TRPC4 و TRPC5 (الحالة اليسرى المغلقة ، الحالة المفتوحة اليمنى). تشارك بروتينات القناة (الزرقاء) ، وبروتينات المحول (البرتقالي) ، و PIP2 (الأخضر) ، و diacylglycerol (السماوي) في التنشيط. الائتمان: M. Mederos، LMU

القنوات الأيونية عبارة عن بروتينات تشكل مسامًا في الأغشية الخلوية ، والتي يمكن فتحها وإغلاقها مثل بوابات القفل للسماح بمرور الذرات المشحونة كهربائيًا (الأيونات). أعضاء هذه الفئة من البروتينات هي مكونات أساسية تشارك في مجموعة واسعة من العمليات الضرورية للبقاء على قيد الحياة. من أجل ضمان أداء هذه الوظائف بشكل صحيح ، يجب تنظيم فتح وإغلاق هذه المسام بعناية. اكتشف باحثو LMU بقيادة الأستاذ الدكتور مايكل ميديروس واي شنيتزلر والدكتور أورسولا ستورتش في معهد والتر ستروب لعلم الأدوية والسموم في LMU آلية تنشيط يعمل فيها المحول الجزيئي الإضافي كآلية آمنة من الفشل لمنع الفتح غير المناسب من قناتين أيونيتين مرتبطتين. تم نشر نتائجهم الآن في المجلة PNAS.

ركزت الدراسة على القنوات الأيونية TRPC4 و TRPC5 ، والتي تنتمي إلى عائلة معينة من القنوات الكاتيونية. تم العثور على TRPC4 و 5 في مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا والأنسجة ، وعند تنشيطها ، فإنها تسمح بشكل انتقائي بمرور كاتيونات الصوديوم (Na +) والكالسيوم (Ca ++) عبر الأغشية الخلوية. لكن كيف يتم تفعيل الاثنين لم يتضح حتى الآن. يقول Mederos y Schnitzler: "الأدلة المتاحة كانت متناقضة". لكن هو وزملاؤه أظهروا الآن بشكل قاطع أن TRPC4 و 5 يتم الحفاظ عليهما في حالة غير نشطة من خلال ربط بروتينات محول معينة ، جنبًا إلى جنب مع جزيء دهني صغير يسمى PIP2. في كلتا الحالتين ، يؤدي الانقسام الأنزيمي لـ PIP2 إلى تغيير محدد في التكوين الهيكلي للقناة ، مما يؤدي بدوره إلى تفكك المحول. تكشف هذه العملية عن موقع ارتباط على بروتين TRPC من أجل المرسال داخل الخلايا diacylglycerol (DAG) ، وينشط ربط DAG القناة ، مما يسمح للكاتيونات بالتخلل عبر المسام.

توضح النتائج الجديدة بوضوح ، على عكس ما كان يعتقد سابقًا ، أن كلا من TRPC4 و TRPC5 حساسان في الواقع لـ DAG. ومع ذلك ، على عكس جميع الأعضاء الآخرين في عائلة TRPC للقنوات الأيونية ، لا يمكن تنشيط TRPC4 و 5 مباشرةً بواسطة DAG ، لأن بروتينات المحول الخاصة بهم تنظم ديناميكيًا وصولها إلى البروتينات ، بعد انقسام PIP2. هذا دور جديد للمحول ، حيث يعمل معظمهم كسقالات سلبية لتجميع مجمعات البروتين.

اعتمادًا على توطينها دون الخلوي ، يمكن للمحولات التي تتفاعل مع TRPC4 و TRPC5 أن تعزز أو تمنع نمو الخلايا السرطانية ، وبما أن TRPC4 و 5 يتم التعبير عنها في العديد من أنواع الخلايا السرطانية ، فإن تفاعلاتها لها صلة طبية أيضًا. هذا يجعل مجمعات البروتينات / المحولات الأيونية أهدافًا محتملة للأدوية المضادة للسرطان.


قناة ايون بوابات

القنوات الأيونية عبارة عن بروتينات غشائية تسمح بنقل الأيونات عبر غشاء غير منفذ. غالبًا ما يؤدي خللهم الوظيفي إلى أمراض وراثية شديدة ، تكمن وراء أهمية القنوات الأيونية كأهداف دوائية. يعد توصيف بنية ووظيفة القناة الأيونية خطوة ضرورية نحو تصميم مُعدِّلاتها. نحن مهتمون بشكل خاص بالقنوات الأيونية ذات الجهد الكهربائي ، والتي تفتح أو تغلق مسامًا انتقائيًا للأيونات من خلال التغييرات التوافقية التي تحدث بسبب التغيرات في جهد الغشاء. نحن نستخدم محاكاة الديناميكيات الجزيئية ، وطرق أخذ العينات المحسّنة وأساليب التعلم الآلي المدعومة بتجارب من المتعاونين معنا (بارون تشاندا ، جامعة واشنطن & # 8211 بيتر روبن ، جامعة سيمون فريزر ، فريدريك إليندر ، جامعة لينشوبينج & # 8211 آن ماكديرموت ، جامعة كولومبيا).

قنوات الصوديوم والبوتاسيوم ذات الجهد الكهربائي

تعتبر قنوات الصوديوم والبوتاسيوم ذات الجهد الكهربائي هي العوامل الرئيسية في تشكيل الإشارات الكهربائية التي تسمى إمكانات العمل في الخلايا العصبية والعضلية. ندرس الآلية المعتمدة على الجهد التي تنتقل بها هذه القنوات بين حالات مختلفة (الراحة ، مفتوحة وغير نشطة) ونبحث في الاقتران الخيفي بين مجالات مستشعر الجهد (VSDs) ومسام القناة المركزية. ندرس أيضًا تعديل القنوات من خلال الاضطرابات الناجمة عن الأدوية والجزيئات الصغيرة والدهون والطفرات والتعديل بعد الترجمة.

قناة البوتاسيوم

KcsA عبارة عن قناة بوتاسيوم بكتيرية ذات الأس الهيدروجيني. كانت أول بنية للأشعة السينية يتم الحصول عليها على الإطلاق لقناة أيونية. نظرًا لبساطته وتماثله العالي مع قنوات البوتاسيوم للكائنات الحية الأعلى ، فهو نظام النموذج المثالي ، ذرة الهيدروجين للقنوات الأيونية. على الرغم من هذه البساطة الواضحة ، لا تزال العديد من جوانب سلوكها موضع نقاش كبير. ندرس KcsA & # 8217s آليات البوابات والتفاعلات والتفاعلات البروتين الدهني.

القنوات الأيونية غير المبادلة المجال

تجمع القنوات الأيونية ذات الجهد الكهربي بدون مجال ، عائلات مختلفة من القنوات الرباعية التي تشترك في بنية محددة مشتركة حيث يكون مستشعر الجهد ومجالات المسام لنفس المونومر على اتصال مع بعضهما البعض. على الرغم من تنظيمهم ثلاثي الأبعاد المتشابه ، إلا أنهم يعرضون آليات مختلفة من البوابات. وبالتالي نحن مهتمون بفهم الاقتران بين مستشعر الجهد ومجالات المسام داخل عائلتين رئيسيتين & # 8211 KCNH وقنوات HCN & # 8211 لتسليط الضوء على الميزات المشتركة والمختلفة باستخدام وتحليل عمليات محاكاة MD واسعة / طويلة.

القلق من المجالات الكهربائية الخارجية

تعمل القنوات الأيونية ذات الجهد الكهربي عادةً تحت الفولتية الغشائية ، والتي تكون في حدود 10-100 مللي فولت. ومع ذلك ، عندما نعرض الخلايا لمجالات كهربائية خارجية ، يمكن أن يزيد جهد الغشاء إلى ما هو أبعد من النطاق الفسيولوجي ويتجاوز عدة 100 ملي فولت. يمكننا أن نتنبأ حسابيًا بعناصر استشعار الجهد في أي بروتين غشائي ، بغض النظر عن هيكله أو وظيفته ، من خلال تطبيق المجالات الكهربائية الخارجية في عمليات المحاكاة. نحن مهتمون أيضًا بكيفية تأثير المجالات الكهربائية عالية الكثافة المستخدمة في التثقيب الكهربائي على هيكل ووظيفة القنوات الأيونية المختلفة ذات الجهد الكهربائي. هذه المعلومات مهمة للتطبيقات السريرية حيث يتم استخدام التثقيب الكهربائي لزيادة نفاذية غشاء الخلية بشكل عابر من أجل تعزيز التوصيل داخل الخلايا للجزيئات العلاجية.

المساهمون

المنشورات الحديثة

يمنع Cannabidiol العضلات الهيكلية Nav1.4 عن طريق سد مسامها وعن طريق تغيير مرونة الغشاء MR Ghovanloo و K Choudhury و TS Bandaru و MA Fouda و K Rayani و Rusinova و T Phaterpekar و K Nelkenbrecher و AR Watkins و D Poburko و J Thewalt ، OS Andersen، L Delemotte، SJ Goodchild، PC Ruben.
جي الجنرال فيسيول ، 2021. DOI: 10.1085 / jgp.202012701

يعمل Calmodulin كمفتاح معتمد على الدولة للتحكم في قناة البوتاسيوم القلبية التي تفتح W Kang و AM Westerlund و J Shi و K McFarland White و AK Dou و AH Cui و JR Silva و Lucie Delemotte و J Cui.
Sci Adv. ، 2020 DOI: 10.1126 / sciadv.abd6798

يعتبر انتقال كسر اللولب في S4 لقناة HCN أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة للبوابات المعتمدة على فرط الاستقطاب MA Kasimova و D Tewari و JB Cowgill و W Carrasquel Ursuleaz و JL Lin و L Delemotte و B Chanda.
eLife، 2019. DOI: 10.7554 / eLife.53400

تحديد الأساس الجزيئي لحساسية الجهد في بروتينات الغشاء MA Kasimova، E Lindahl، L Delemotte. J. Gen. Physiol، 2018. DOI: 10.1085 / jgp.201812086

تكشف خرائط تفاعل البوابات عن وضع الاقتران الكهروميكانيكي غير الكنسي في قناة Shaker K + AI Fernández-Mariño و TJ Harpole و K Oelstrom و L Delemotte و B Chanda.
نات. هيكل. مول. بيول ، 2018. DOI: 10.1038 / s41594-018-0047-3

استكشاف وظيفة القناة الفيروسية Kcv PBCV ‑ 1 عبر الحساب AEV Andersson و MA Kasimova و L Delemotte.
J. ممب. بيول ، 2018. DOI: 10. 1007 / s00 232-018-0022-2

دراسة وظيفة قنوات Kv باستخدام الطرق الحسابية A Deyawe، MA Kasimova، L Delemotte، G Loussouarn، M Tarek.
قنوات البوتاسيوم ، 2017. DOI: 10.1007 / 978-1-4939-7362-0_24

هل يتضمن التوصيل البروتوني في قناة H + ذات الجهد الكهربائي hHv1 قفزًا يشبه جروتوس عبر المخلفات الحمضية؟ S C van Keulen و E Gianti و V Carnevale و ML Klein و U Rothlisberger و L Delemotte.
J. فيز. تشيم. ب ، 2017 DOI: 10.1021 / acs.jpcb.6b08339

فهم تنشيط TRPV1 بواسطة ligands: رؤى من أنماط الربط للكابسيسين والراتنجياتوكسين K Elokely ، P Velisetty ، L Delemotte ، E Palovcak ، ML Klein ، T Rohacs ، V Carnevale.
PNAS ، 2016. DOI: 10.1073 / pnas.1517288113

التيارات المسامية هي عيوب مشتركة مع اثنين من Nav1. 5 طفرات في المرضى الذين يعانون من عدم انتظام ضربات القلب واعتلال عضلة القلب التوسعي A Moreau و P Gosselin-Badaroudine و L Delemotte و ML Klein و M Chahine
مجلة علم وظائف الأعضاء العامة ، 2015. DOI: 10.1085 / jgp.201411304

المناظر الطبيعية ذات الطاقة الحرة لمستشعر الجهد الأيوني - تنشيط المجال L Delemotte ، MA Kasimova ، ML Klein ، M Tarek ، V Carnevale.
PNAS ، 2015. DOI: 10.1073 / pnas.1416959112

عن

الفيزياء الحيوية الجزيئية ستوكهولم هي مجموعة من الباحثين والمهندسين الأكاديميين والصناعيين مقرها في مختبر العلوم من أجل الحياة في سولنا ، مقاطعة ستوكهولم ، السويد.

أعضاء المجموعة المنتسبين إلى المعهد الملكي للتكنولوجيا KTH, جامعة ستوكهولم, معهد كارولينسكا، و إيركو فارما إجراء دراسات هيكلية حسابية وتكميلية على الجزيئات الحيوية.


شاهد الفيديو: Ligand Gated Ion Channel شرح مبسط باللغة العربية (أغسطس 2022).