Case Western Reserve University Wissenschaftler haben entdeckt, wie eine Familie von Proteinen - Kation Diffusionsmoderatorinnen( CDF ) - regelt eine wichtige Zellzyklus , in dem Energie einer Zelle erzeugt wird , die notwendigen zellulären Funktionen umgewandelt. Die Feststellung hat das Potenzial, die künftige Forschung auf die Suche nach Möglichkeiten , um die Prozess Werke sicherzustellen, gerecht zu informieren so ausgelegt und , wenn sie erfolgreich sind , könnte einen bedeutenden Durchbruch bei der Behandlung von Parkinson, chronische Lebererkrankungen führen und Herzkrankheit .
Die Ergebnisse dieser Forschung wurden online von der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht und wird in der gedruckten Ausgabe zu einem späteren Zeitpunkt veröffentlicht.
" CDF ist ein großer Proteinfamilie Typ in allen Lebensformen zu finden ", sagte der leitende Autor Mark R. Chance , PhD, die Charles W. und Iona A. Mathias Professor für Krebsforschung, Case Western Reserve University School of Medicine. " Mutationen oder veränderte Regulation der menschlichen CDFs die Konzentrationen von Metallionen entscheidend für die Zellfunktion und sind mit den wichtigsten Krankheiten beim Menschen , einschließlich der Auswirkungen auf endokrine, neurologischen , Herz-Kreislauf- und Leber Systemen verbunden zu ändern. "
Um zu verstehen , wie der Zellzyklus wirkt , vorstellen, ein Gate, das menschliche Zellen , die den Fluss von Stoffen erforderlich, das Überleben der Zelle zu erhalten steuert . Wann und wie das Tor öffnet und schließt, ist entscheidend für die grundlegende zelluläre Funktionen und die ihrerseits die menschliche Gesundheit. CDFs gewährleisten einen nahtlosen Betrieb des Tores durch Steuerung des Flusses von Metallionen als Energie wird geradelt . In dieser Untersuchung versuchte Case Western Reserve Wissenschaftler die komplizierten Details der CDF molekulare Funktion und Mechanismen der Transport verstehen .
Zufall und seine Kollegen untersuchten eine Form der CDF in Bakterien in denen die Protein YiiP Funktionen wie ein Motor mit Energie in Form eines Gradienten von Protonen ( Wasserstoffatome ) an Zink-Ionen aus den Zellen zu pumpen gefunden.
Obwohl Zink erfolgreich aus der Zelle gedrückt wird, wird eine Strömung von Protonen hineingezogen . Eine perfekt funktionierende Zink -Proton- Flow -Zyklus , dann bringt in Protonen, die die YiiP Protein wandelt in Konformationsänderungen in der Proteinstruktur . Diese Änderungen wiederum senden Zink aus der Zelle . Wenn die CDF -regulierten Tor Steuerung der Störungen Zink - Proton-Zyklus kann eine Reihe von Krankheiten führen.
Um die Zink - Proton-Zyklus zu visualisieren , verwendet der Case Western Reserve Wissenschaftlern anspruchsvolle dynamische Welt der Fotografie - die Zellzyklus arbeitet auf Zeitskalen vergleichbar mit dem Wimpernschlag . Dynamische Bildgebung beteiligt ein Kennzeichnungssystem - x -ray -vermittelte Hydroxylradikal Footprinting - die Wassermoleküle in Transmembranproteine erkennt . Die Wissenschaftler verwendeten auch Massenspektrometrie, eine leistungsfähige Atom - und Molekülerkennungstechnologie, um die markierten Proteine zu untersuchen. Diese Technologien erlaubt Forschern , die YiiP Protein in Echtzeit zu beobachten , wie sie nahm Zinkatome und seine Struktur neu geordnet Zyklus durch eine Pumpfolge.
"Membranproteine ( einschließlich CDF) sind einige der wichtigsten zellulären Arzneimittelziele , einschließlich G- Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR ), die 50 Prozent der Nicht- Antibiotikum Markt dar . " Chance , sagte .
GPCRs sind Eiweißmoleküle, die chemische Signale außerhalb der Zelle erkennen und aktivieren dann zellulären Antworten auf diese Signale . Chance und seine Kollegen haben GPCR Struktur und Dynamik untersucht den Einsatz innovativer Massenspektrometrie -basierte Technologie . In diesem neueren Arbeiten auf CDFs , ein dynamisches Bild des Membranproteins entstanden. Es ist eine komplexe , aber erklärbar , Maschine, die eine weithin verfügbar Form der Energie , die Protonengradienten verwendet , zur Durchführung von Zellfunktionen .
"Wir haben nun hochaufgelöste Bilder der Signalübertragung und Ionentransportmechanismenfür eine Reihe von Ionenkanälen und GPCRs ", sagte Chance . "Unsere Arbeit in CDFs ist ein sichtbares Beispiel für die Macht der neuen Technologien , um wichtige Probleme in der Membranprotein -Feld zu lösen. Wir müssen weiterhin untersuchen CDFs , ihre Wirkmechanismen zu verstehen , vor allem im Rahmen der Arzneimittelwirkungen auf die biochemischen Mechanismen, der Aktion. "