Grundlegende Mechanismus entdeckt, dass die Art und Weise zu verstehen, schwere Erkrankungen ebnet

Vor ein paar Jahren beschrieben Forscher eine türkische Familie, deren Familienmitglieder bewegte sich auf allen Vieren. Es stellte sich heraus , dass sie den Gleichgewichtssinn fehlte . Dies wurde durch die seltenen neurologischen Erkrankung CAMRQ , die das Ergebnis einer Mutation in der Lipidpumpein den Zellen verursacht . Auf der anderen Seite , war nicht bekannt, warum die genetischen Fehler so schwerwiegende Folgen.

Die Entdeckung, eine Inspiration für eine dänische Untersuchung des Mechanismus für die lebenswichtigen Lipidpumpenfunktion, die sogenannte Flippase , die Lipide in der Membran , die jede einzelne Zelle des Körpers umgibt transportiert . Forscher von der Universität Aarhus haben jetzt eine Hypothese, die , wie die Flippase Funktionen erklären kann - und sie haben somit die Antwort auf eine Frage, die Grundlagenforschung beschäftigt Wissenschaftler seit Jahren hat gefunden. Die Studie ist soeben in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

Grundlegende Frage für die Forscher auf der ganzen Welt

14 verschiedene Arten von flippases werden in den Zellen gefunden. In Zusammenarbeit mit Kollegen aus der Schweiz und Kanada haben die dänischen Forscher vorne ein Modell dafür, wie die Übertragung von Lipidmolekülen zwischen den beiden Schichten erfolgt in der Zellmembran gebracht . Die Forscher haben das Modell durch die Nachahmung der Mutationen von der türkischen Familie im Labor auf einem der flippases - der so genannten ATP8A2 - und dann mit Hilfe von Computersimulationen , um die strukturellen Veränderungen des Flippase studieren.


Das Modell der von den Forschern entwickelte ATP8A2 Flippase Transportmechanismus gezeigt. Die Flippase Molekül ist die große Grauzone und Sie können die Lipidmolekül mit dem blauen "Schwanz" , die sich entlang einem offenen Kanal in dem Protein , das auch Wassermolekülen (rote Kugeln mit weißen Punkten ) zu sehen .
Bildnachweis: Anna Lindeløv Vestergaard Jens Peter Andersen

"Mit dem Modell haben wir eine mögliche Antwort auf die Frage , wie bekannt, gefunden " der Riesen Substrat Problem. ' Es ist bisher nicht möglich, zu erklären, wie ein relativ kleines Protein könnte große Lipidmoleküle in der Membran zu transportieren. Diese grundlegende Frage hat die Forscher auf der ganzen Welt , da die Existenz und die Größe des Flippase Protein besetzt bekannt wurde . Mit dem neuen Wissen können wir verstehen, wie die Mutation stört die Lipidtransportmechanismusund damit , auf diese Weise löst Krankheit ", sagt Anna Postdoc Lindeløv Vestergaard , der einer der Forscher hinter dem Projekt ist .

Forschung basierend auf dänischen Nobelpreis Forschung

Die Studie basiert auf den Forschungstradition , die Nobelpreisträger Jens Christian Skou den Grundstein für , als er der erste, der eine Pumpfunktion in den Zellen in den 1950er Jahren , der sogenannten Natrium- Kalium-Pumpe zu entdecken wurde basierend .

Die Flippase und die Natrium-Kalium- Pumpe gehören zu einer Gruppe von insgesamt 36 verschiedenen Proteinen, die Pumpe in den Zellmembranen in die Zellen des Körpers gefunden werden . Die Pumpen sind vital und genetische Defekte in flippases beitragen - zusätzlich zu der Krankheit des türkischen Familie - zu der tödlichen Byler -Krankheit der Leber, ungewollter Kinderlosigkeit und neurologische Erkrankungen , wie zB Alzheimer-Krankheit .

" Vierzehn der dreißig sechs Pumpen in den Zellen sind flippases . Allein aus diesem Grund gibt es allen Grund zu glauben, dass sie eine wichtige Rolle spielen . Die genetische Fehler in den flippases sind wahrscheinlich die Ursache für viele mehr Krankheiten als derzeit von uns zu erkennen. Die . das wissenschaftliche Grundverständnis ist der erste Schritt in der langfristigen sie es uns immer besser zu diagnostizieren und zu behandeln Erkrankungen, die durch Fehler in einem Flippase verursacht werden führen ", sagt Anna Postdoc Lindeløv Vestergaard , bevor Sie fortfahren:

" Das neue Wissen kann auch für die Entwicklung neuer Arzneimittel verwendet werden, da die flippases auch transportieren lipidlöslichen Medikamenten. Sobald wir wissen , wie das Arzneimittel in die Zelle zu erhalten, es kann so konzipiert , dass die Behandlung genauer ausgerichtet werden und effektiv. "

Wichtiger Schritt zu mehr Wissen

Die flippases sicherzustellen, dass es die Asymmetrie zwischen den beiden Lipidschichten in der Zellmembran , so dass die Membranen Biegung , die notwendig ist , damit sich die Zellen teilen oder Sicherung. Dies bedeutet auch, dass die flippases von Bedeutung zum Beispiel während Embryoentwicklung , Befruchtung und die Ausscheidung von Hormonen aus den Zellen in das Blut.

"Wir vermuten, dass der grundlegende Mechanismus , die wir entdeckt haben, ist universell für alle flippases bei Mensch und Tier . Das ist der erste Schritt zu weit größeres Wissen über die wir heute haben ", sagt Professor Jens Peter Andersen , der die Studie in Zusammenarbeit geleitet hat mit Anna Lindeløv Vestergaard .

Über flippases und " der Riesen Substrat Problem"

• ATP8A2 gehört zu einer Proteinfamilie genannt flippases .
• Flippases "Flip " spezifischen Lipiden zwischen den zwei Schichten in der Zellmembran binden und daher als Lipidpumpen .
• Forscher bisher nicht in der Lage, zu erklären, wie ein relativ kleines Protein ist in der Lage, große Lipidmoleküle in der Membran zu transportieren. Dies wird als " der Riese Substrat Problem " bekannt.
• Die von den Forschern von Aarhus entwickelte Modell zeigt, wie der "Kopf" der Lipidmoleküle bewegt sich durch eine kanalartige Öffnung in der ATP8A2 Protein zwischen den beiden Schichten der Zellmembran , während der "Schwanz" gleitet in der umgebenden Lipid durch was es möglich wird
• ATP8A2 ist beispielsweise gefunden, in den Nervenzellen des Kleinhirns , wo seine Funktion ist entscheidend für die Entwicklung des Gleichgewichtssinn .