Mutationen in kleine Proteine, die transportieren elektrische Signale durch den Körper zu helfen, kann eine überraschend große Wirkung auf die Gesundheit haben , so die Ergebnisse einer neuen Studie der Johns Hopkins -Studie in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht im Dezember mit Spinne , Skorpion und Seeanemone Gift .
Die winzigen Leitungen tragen diese elektrischen Signale sind Natrium- Kanäle, die unser Wohlbefinden von entscheidender Bedeutung sind - sie Aktionspotentiale oder Schüben von elektrischer Energie , die natürlich von Körper zu Gehirn, um Nachrichten, die Gefühle wie Schmerz oder Temperaturempfindlichkeit aufrufen liefern auslösen . Wenn solche Kanäle schief gehen , um eine ganze Reihe von Krankheiten tragen sie , von denen einer Epilepsie .
In der neuen Forschung, Frank Bosmans , Ph.D., ein Assistent Professor für Physiologie an der Johns Hopkins University School of Medicine , hat festgestellt , dass Hilfs "Helfer" Proteine, die mit Natrium-Kanäle interagieren eine entscheidende Rolle spielen. Und das , sagt er, könnte die Arzneimittelentwicklung für Epilepsie, neurologischen Erkrankungen , Muskelerkrankungen und Schmerzsyndromen beeinflussen.
"Niemand hatte geglaubt, diese kleinen Molekülen, die gar nicht bilden das Hauptnatriumkanalder Lage waren die Änderung der Antwort des Kanals auf bestimmte Verbindungen ", sagt Bosmans . "Aber in dem, was wir für ein neues Konzept , diese Hilfsuntereinheitenkönnen als Wirkstoffziele berücksichtigt werden. "
In den letzten Jahrzehnten gab es Hinweise darauf, dass diese Hilfsproteine wurden Natriumkanäle beeinflussen , aber nur wenige untersucht das Problem sehr genau. John Gilchrist, ein Doktorand in Bosmans ' Labor , begann die Bewertung jeder der vier Proteine , eine nach der anderen .
Gilchrist entwickelt Froscheiern , die Natrium-Kanäle aus und setzte sie auf die Toxine, die von Vogelspinnen , Skorpione, Wespen und See-Anemonen , eine Verlängerung der Bosmans ' früheren Doktorarbeit die Untersuchung der Wirkung der Tiergifteauf Natriumkanäle freigegeben. Festgestellt, dass er eine Hilfs Protein insbesondere beta4 . Verändert die gesamte Natriumkanal -System . Wenn Gift TARANTULA zum Beispiel ausgesetzt werden, Gewebe in Gegenwart beta4 zeigten verringerte Empfindlichkeit in der Natriumkanäle , was bedeutet, dass das Protein verändert die Art der Nerv gebrannt. Dies bedeutet, dass wenn ein Mensch bekam etwas von der Tarantel in einer Region, in beta4 aktiv war , könnte die ganze Erfahrung ein wenig weniger schmerzhaft , sagt Bosmans .
Um herauszufinden, was los war in der veränderten Kanäle benötigt Bosmans zu wissen, was das Protein aussah, sagt er. Er kontaktiert Filip Van Petegem , einen Kristallographen an der Universität von British Columbia in Vancouver, Kanada. Van Petegem war in der Lage , den 3-D- Struktur beta4 bis 1,7 Angström , der höchstmöglichen Auflösung Karte nach unten. Kristallstruktur in der Hand, könnte Bosmans nun mutieren beta4 und beobachten Sie , was passiert ist .
Rein zufällig hatte Van Petegem bereits, dass Mutationsprozess gestartet. Um die Kristall Diagramm Van Petegem war gezwungen worden durch Macken im Testsystem , um ein Protein eine andere zu ersetzen . Bosmans gestellt, dass die winzige Mutation vereitelt Interaktion beta4 mit dem Natriumkanalsystem.
Diese Feststellung unverzüglich aufgehoben konventionelle Weisheit in , wie diese Proteine verhalten , sagt Bosmans .
Zurück im Jahr 1998 , Bosmans sagt , bestimmt die Ärzte , dass eine Mutation in der beta1 -Protein schien ein Fall von Epilepsie Auslösung . Epilepsie hat hunderte von Ursachen. Es war an der Zeit, dass eine chemische Brücke innerhalb des Natriumkanals hielt die beta -Proteine miteinander bekannt. Wenn diese Brücke , als Disulfidbindung bekannt, ist gebrochen, die Proteine zerfallen . Die Ärzte die Theorie, dass die Mutation fanden sie muss die Brücke zusammen mit ihren Begleitproteine zerstört. Das gebrochene Brücke Theorie dominant blieb seitdem.
Aber wenn Bosmans eingeführt , dass gleiche Mutation in beta4 die Struktur blieb intakt. Die Veränderungen, die er sah, waren viel subtiler . Die Position des Proteins Van Petegem mutiert war leicht verändert , so daß es weiter von dem Kanal weg . Und nur wenn die mutiert Kristall wurde mit einem Toxin ausgesetzt hat beta4 verlieren ihre Fähigkeit, mit dem Natriumkanal zu kommunizieren .
Bosmans sagt, dass sogar mit dem Nachweis der Hilfsproteine" wie wichtig die Montage , wie in der Epilepsie Studie Drogen-Entwickler haben sich weiter , um die Proteine , anstatt Behandlung Chancen ignorieren. Die meisten Bemühungen um neue Medikamente zur Behandlung von Epilepsie immer noch konzentrieren sich ausschließlich auf Änderung der Natriumkanäle , die nicht brauchen, die beta -Proteine zu bedienen zu entwickeln. Aber Bosmans glaubt, dass dies nur ein Teil der Geschichte .
Sein neuer Befund legt nahe, dass ein solcher Ansatz ist kurzsichtig , denn Mutationen in diesen Proteinen beta kann sehr wohl die Ursache der Krankheit auf der Hand. Medikamente, die die Beta- Zielproteine haben das Potenzial, eine viel gezieltere Behandlung liefern , sagt er.
"Das ist eine der neuen Konzepte, die wir versuchen zu starten - . Ein Auge auf diesen kleinen Kerl Proteine , weil sie wichtig sind, wenn sie eine Mutation in sich haben , können sie eine Krankheit zu verursachen , " sagt Bosmans .