Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

Dynamika struktury molekularnej w kontekście transportu błonowego

Wtórne transportery błonowe pełnią bardzo ważną funkcję, ułatwiając komórkom docelowym między innymi dostęp do produktów leczniczych i substancji odżywczych. Unijni badacze przyjrzeli się roli, jaką odgrywa struktura molekularna w interakcji z cząsteczkami, które mają zostać dostarczone do wnętrza komórki.
Dynamika struktury molekularnej w kontekście transportu błonowego
Wtórne transportery aktywne wykorzystują istniejący gradient sodowy obecny zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz błony komórkowej. Pomimo ich dużego znaczenia dla wszystkich procesów biologicznych, nasza wiedza o ich strukturze molekularnej oraz sposobu, w jaki zmienia się ona w czasie pełnienia funkcji transportowej, pozostaje bardzo ograniczona.

Wykorzystując techniki spektrometrii mas (MS) oraz modelowania komputerowego, uczestnicy projektu TRANSPORTER FUNCTION (Mass spectrometry of structural dynamics in secondary membrane transporters) z powodzeniem porównali zmiany zachodzące w dwóch modelach strukturalnych w trakcie procesu biologicznego.

Do celów badania naukowcy wybrali wymieniacze sodowo-protonowe (periplazmatyczną reduktazę azotanową (NapA) oraz antyporter Na+/H+ (NhaA)). NapA wymaga istotnych zmian konformacji w obrębie cyklu transportowego, podczas gdy NhaA – zdaniem uczonych – ulega jedynie niewielkim zmianom strukturalnym.

W celu analizy i porównania interakcji NapA i NhaA z lipidami błonowymi opracowano nową technikę MS. Wyniki badania pokazują, że NapA tworzy stabilne dimery, a po oczyszczeniu nie zawiera praktycznie żadnych lipidów; natomiast dimery NhaA bardzo łatwo dysocjują i zachowują selektywnie związaną kardiolipinę.

Pod względem strukturalnym, analiza sekwencji i modelowanie homologiczne wykazały, że NapA zbudowana jest z 13 helis alfa oraz dodatkowej helisy, która odpowiada za liczne kontakty między podjednostkami. Z kolei NhaA tworzy 12 helis oraz znikoma warstwa dimerów, która nie posiada dodatkowej helisy.

Zespół biorący udział w projekcie TRANSPORTER FUNCTION opracował nowy protokół kalibracji, który umożliwia precyzyjny pomiar przekrojów czynnych zderzenia (CCS) białek błonowych o słabym ładunku. CCS stanowi szybko rozwijającą się dziedzinę, która rewolucjonizuje metody zmierzające do określenia wieloskładnikowych kompleksów przyjmowanych przez białka, aby mogły one pełnić swoje funkcje.

Stosując wspomniany protokół, naukowcy odkryli, że NapA cechują preferencyjne interakcje z naładowanymi cząsteczkami, które prowadzą do powstania „molekularnego smaru” ułatwiającego zmiany strukturalne w obrębie cyklu transportowego. Spektrometria mas oraz symulacje dynamiki molekularnej błon dwuwarstwowych wykazały, że w celu stabilizacji dimerów NhaA wykorzystuje zamiast tego lipidy. W oparciu o zaobserwowaną, zróżnicowaną selektywność wtórnych transporterów aktywnych względem lipidów funkcjonalnych naukowcy uczestniczący w projekcie TRANSPORTER FUNCTION stworzyli wykorzystujący ruchomą skalę model doboru lipidów w białkach błonowych.

Selektywne tworzenie wiązań z lipidami błonowymi pozwala cząsteczkom wtórnych transporterów regulować poziom stabilności ich kompleksów molekularnych. Możliwość określenia zakresu i charakteru lipidów dobieranych przez transportery ma ogromne znaczenie dla branży farmakologicznej. Znakomitym przykładem jest w tym wypadku wykorzystanie tej wiedzy w kontekście wymieniacza sodowo-protonowego – docelowego miejsca działania leku w procesie leczenia nadciśnienia.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Struktura molekularna, wtórny transporter błonowy, TRANSPORTER FUNCTION, NapA, NhaA, lipid
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę