Sa paghahanap para sa isang bagong paggamot para sa trangkaso, makakakuha ang mga chemist ng bagong pananaw sa pag-uugali ng tubig sa trangkaso virus ng trangkaso

Ang iba’t ibang mga dinamika ng tubig ay makikita sa pagitan ng sarado (kaliwa) at bukas (kanan) na estado ng transmembrane proton channel ng trangkaso B virus M2 na protina. Ang mga molekula ng tubig ay medyo nakatuon sa bukas na estado kaysa sa saradong estado upang payagan ang “proton skipping “sa pamamagitan ng mga bond ng hydrogen ng tubig.. Kredito: Larawan sa kagandahang-loob ng mga mananaliksik

Ang pananaliksik sa pag-uugali ng tubig sa proton channel ay nagbibigay ng mga posibleng bagong pagpipilian sa paggamot para sa trangkaso.

Lumikha siya ng isang koponan sa isang bagong pag-aaral ng dynamics ng tubig MAY Ang mga chemist na pinangunahan ni Propesor Mei Hong sa pakikipagtulungan ng Associate Professor na si Adam Willard ay natagpuan na ang tubig sa ion channel ay anisotropic o bahagyang balanseng. Ang data ng mga siyentipiko, ang una sa uri nito, ay nagpapatunay ng ugnayan sa pagitan ng mga dinamika ng tubig at pagkakasunud-sunod sa pagpapadaloy ng mga proton sa isang ion channel. Nagbibigay din ang trabaho ng mga potensyal na bagong pagkakataon para sa pagbuo ng mga antivirus o iba pang paggamot.

Ang mga miyembro ng laboratoryo ng Hong Kong ay nagsagawa ng sopistikadong mga eksperimentong nuclear magnetic resonance (NMR) upang maipakita ang pagkakaroon ng anisotropic na tubig sa proton channel ng influenza M virus, habang ang mga miyembro ng Willard group ay nagsasagawa ng independyenteatomo mga simulate ng molekular na dinamika upang mapatunayan at palawakin ang pang-eksperimentong data. Ang kanilang pag-aaral, ang pangunahing may-akda na kung saan ay Hong, ay nai-publish sa Komunikasyon sa biolohiyaat mga kapwa may-akda ay sina Martin Gelenter, Venkata Mandala at Aurelio Dregni ng Hong Lab at Michiel Niesen at Dina Sharon ng Willard.

Water channel at flu virus

Ang protina ng BM2 influenza B ay isang channel ng protina na nangang-asim sa virus at tumutulong na palabasin ang materyal na genetiko nito sa mga nahawaang selula. Ang tubig sa channel na ito ay may mahalagang papel sa impeksyon ng influenza virus dahil pinapabilis nito ang pagpapadaloy ng proton sa loob ng channel na dumaan sa lipid membrane.

Mas maaga pa, pinag-aralan ng lab ng Hong ang amino acid Naghahatid ang Histidine ng mga proton mula sa tubig patungo sa influenza virus, ngunit ang mga molekula ng tubig mismo ay hindi pa napag-aralan nang detalyado. Ang bagong pag-aaral na ito ay nagbigay ng isang nawawalang link sa buong pag-unawa sa halo-halong kadena na pinagbuklod ng hydrogen sa pagitan ng tubig at histidine sa loob ng M2 channel. Upang mabawasan ang protina ng flu virus, ang channel ay kailangang barado ng maliliit na mga molekula – ibig sabihin, mga antivirals – upang masira ang daanan ng tubig.

Upang balansehin ang mga bond ng hydrogen para sa “proton jumping”, ang mga molekula ng tubig ay dapat na hindi bababa sa bahagyang nakatuon. Gayunpaman, ang pang-eksperimentong pagtuklas ng isang maliit na halaga ng mga natitirang equilibration ng mga molekula ng tubig sa isang channel nang hindi nagyeyelo ang sample ay napakahirap. Bilang isang resulta, karamihan sa mga nakaraang pag-aaral sa paksa ay isinagawa ng mga computational chemist tulad ni Willard. Ang pang-eksperimentong data sa paksang ito ay karaniwang limitado sa mga istrukturang kristal na nakuha sa temperatura ng cryogenic. Ang Hong Kong Laboratory ay nagpatibay ng isang diskarte sa pagpapahinga ng NMR na maaaring magamit sa mas maraming temperatura na humigit-kumulang na 0 degree Celsius. Sa temperatura na ito, ang mga molekula ng tubig ay umiikot lamang ng sapat na mabagal para sa mga siyentipiko na obserbahan sa kauna-unahang pagkakataon ang kadaliang kumilos at natitirang orientation sa channel.

Mas maraming puwang, mas maraming order

Ang katibayan na nakuha ng mga eksperimento ng Hong NMR ay nagpapahiwatig na ang mga molekula ng tubig sa bukas na estado ng BM2 channel ay mas nakahanay kaysa sa saradong estado, bagaman maraming mga molekula ng tubig sa bukas na estado. Nakita ng mga siyentista ang natitirang order sa pamamagitan ng pagsukat ng isang magnetikong pag-aari na tinatawag na kemikal shift anisotropy para sa mga proton ng tubig. Ang mas mataas na pagkakahanay ng tubig sa mababang pH ay isang sorpresa.

“Ito ay hindi naka -ayon para sa amin noong una,” sabi ni Hong. “Alam namin mula sa maraming naunang data ng NMR na ang isang bukas na channel ay may maraming mga molekula ng tubig, kaya maiisip ng isang tao na ang mga water Molekyul na ito ay dapat na mas hindi maayos at random sa mas malawak na channel.” Ngunit hindi, ang tubig ay talagang medyo mas mahusay na naitugma batay sa data ng pagpapahinga NMR. “Ipinakita ng mga molekular na dinamikong simulation na ang pagkakasunud-sunod na ito ay sapilitan ng isang pangunahing nalalabi ng proton-selective, histidine, na positibong sisingilin sa mababang pH.

Gamit ang solid-state NMR spectroscopy at mga molekular dynamics simulation, natagpuan din ng mga mananaliksik na ang tubig ay umiikot at isinalin sa pamamagitan ng channel nang mas mabilis sa mababang estado ng pagbukas ng ph kaysa sa mataas na estado ng closed PH. Pinagsama, ang mga resulta ay nagmumungkahi na ang mga Molekyul ng tubig ay sumailalim sa isang maliit na reorientation ng amplitude upang makamit ang pantay na kinakailangan para sa paglaktaw ng proton.

Pinipigilan ang pagpapadaloy ng proton, hinaharangan ang virus

Gamit ang mga simulate ng molekular na dinamika na isinagawa ni Willard at ng kanyang koponan, napagmasdan ng mga mananaliksik na ang network ng tubig ay may mas kaunting mga hadlang na hydrogen-binding sa makitid na estado kaysa sa saradong estado. Kaya, ang mas mabilis na dynamics at isang mas mataas na ordenasyong oryentasyon ng mga molekula ng tubig sa bukas na channel ay lumikha ng istraktura ng network ng tubig, na kinakailangan para sa paglaktaw ng proton at matagumpay na impeksyon sa bahagi ng viral.

Kapag ang virus ng flu ay pumasok sa isang cell, pumupunta ito sa isang maliit na kompartimento na tinatawag na endosome. Ang endosome kamara ay acidic, na nagpapalitaw ng isang protina upang buksan ang isang landas sa pamamagitan ng tubig at ilipat ang mga proton sa virus. Ang acidic PH ay may mataas na konsentrasyon ng mga hydrogen ions, na humahantong sa M2 na protina. Nang walang protina na nagdadala ng mga Molekyul ng tubig, hindi maaabot ng mga proton ang histidine, isang kritikal na residu ng amino acid. Ang Histidine ay isang resid-selective residue at umiikot upang mapalitan ang mga proton na dala ng mga water Molekul. Ang chain ng relay sa pagitan ng mga Molekyul ng tubig at histidine samakatuwid ay responsable para sa pagpapadaloy ng proton sa pamamagitan ng M2 channel. Ang mga natuklasan sa pananaliksik na ito ay maaaring patunayan na may kaugnayan para sa pagpapaunlad ng mga antivirus at iba pang mga praktikal na aplikasyon.

Sanggunian: “Oryentasyon at dinamika ng tubig sa sarado at bukas na mga proton channel ng influenza B virus M2” Martin D. Gelenter, Venkata S. Mandala, Michiel JM Niesen, Dina A. Sharon, Aurelio J. Dregni, Adam P. Willard at Mei Hong, 12 Marso 2021, Komunikasyon sa biolohiya.
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

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.