Letzte veröffentlichte Forschung im Journal of Clinical Investigation zeigt, wie Änderungen in der Dopamin -Signalisierung und Dopamin-Transporter -Funktion an neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen , einschließlich früh einsetzende Parkinson und Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) verbunden .
" Die vorliegenden Ergebnisse sollte eine kritische Grundlage für die weitere Erforschung , wie Dopamin Dysfunktion und veränderten Dopamin-Transporter -Funktion dazu beitragen, Störungen des Gehirns liefern ", sagte Michelle Sahai , ein Postdoktorand am Weill Cornell Medical College der Cornell University , und fügte hinzu : "Es trägt auch zur Forschung Bemühungen der Entwicklung neuer Wege, um die Millionen von Menschen leiden zu helfen. "
Sahai ist auch die Untersuchung der Auswirkungen von Kokain, einem häufig missbraucht Substanz mit Psycho Effekte, die die Dopamin-Transporter als Ziel hat. Sie und ihre Kollegen erwarten, dass diese spezifischen Befunde innerhalb des nächsten Jahres zu veröffentlichen.
Losing Control
Dopamin ist ein Neurotransmitter , der eine wichtige Rolle in unserem kognitiven, emotionalen und Verhaltens Funktion spielt . Wenn von außen Reize , die Nervenzellen im Gehirn zu Dopamin- Freisetzung , was zu einer Kettenreaktion, die noch mehr von diesem Botenstoff freisetzt aktiviert.
Um sicherzustellen, dass dies nicht in einer Endlosschleife von Dopaminproduktion führen , ein Protein genannt Dopamintransporter reabsorbiert die Dopamin in die Zelle zurück , um den Prozess zu beenden. Dopamin bindet an seinen Transporter, es zu den Nervenzellenfür eine zukünftige Verwendung zurückgegeben wird.
Allerdings Kokain und anderen Drogen wie Amphetamin, komplett entführen dieses ausgewogenen Systems.
"Als Kokain in die Blutbahn , es nicht zulassen, dass Dopamin seine Transporter, der in einem schnellen Anstieg des Dopaminspiegel führt zu binden ", erklärt Sahai .
Die kompetitive Bindung und nachfolgende überschüssige Dopamin ist, was Euphorie , mehr Energie, und Wachsamkeit verursacht. Es trägt auch zur Drogenmissbrauch und -abhängigkeit .
Damit Sie verstehen, die Auswirkungen von Drogenmissbrauch, Sahai und andere Forscher in der Harel Weinstein -Labor an der Cornell sind Eintauchen in Arzneimittel-Wechselwirkungen auf molekularer Ebene .
Verwendung Supercomputern , sie ist in der Lage, die Bindung von Dopamin und verschiedene Arzneimittel zu einem 3D- Modell des Dopamintransporter auf molekularer Ebene zu beobachten. Nach Sahai , die Arbeit erfordert sehr lange Simulationen in Bezug auf Mikrosekunden und Sekunden zu verstehen, wie Medikamente wirken mit den Transportern .
Durch die Extreme Science and Engineering Entdeckung Environment ( XSEDE ) , einer virtuellen Cyber-Infrastruktur , die Wissenschaftlern den Zugang zu IT-Ressourcen bietet , führt Sahai diese Simulationen auf Stampede , der weltweit schnellsten Super 7. , am Texas Advanced Computing Center ( TACC ) .
" XSEDE - zugewiesenen Ressourcen sind grundlegend für das Helfen wir , wie Medikamente wirken zu verstehen. Es gibt keine Art, wie wir diese Simulationen auf den Maschinen, die wir im Haus haben durchführen konnte . Durch TACC als XSEDE Dienstleister , können wir auch erwarten, eine exponentielle Steigerung der Rechenergebnisse und guten Kundendienst und Rückmeldungen . "
Letztlich wird Sahai Forschung zu einem bestehenden Werk , die versucht, einen Kokain bindenden Inhibitor ohne Unterdrückung der Dopamin-Transporter zu entwickeln beitragen .
"Wenn wir wissen, wie Drogen an den Dopamintransporter binden , können wir besser verstehen, Drogenmissbrauch und fügen Sie Informationen darüber, was ist in der Entwicklung therapeutischer Strategien zur Bekämpfung von Sucht wirklich wichtig ", sagte Sahai .
Eine gemeinsame Verbindung in der Forschung
Während Sahai arbeitet immer noch auf Drogenmissbrauch zu verstehen, haben sie Simulationen der Dopamin-Transporter , publizierte Forschungs Parkinson und anderen neurologischen Erkrankungen beigetragen.
In einer gemeinsamen Studie mit der Universität von Kopenhagen , Kopenhagen University Hospital, und andere Forschungsgruppen in den USA und Europa zeigten die Forscher die erste bekannte Verbindung zwischen De-novo- Mutationen in der Dopamin-Transporter und Parkinson bei Erwachsenen.
Die Studie fand heraus , dass Mutationen können typische Effekte wie schwächenden Zittern, großen Verlust der motorischen Kontrolle zu produzieren , und Depression . Die Studie liefert auch zusätzliche Unterstützung für die Idee , dass Dopamin-Transporter -Mutationen sind ein Risikofaktor für Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) .
Nach der Identifizierung der Dopamin-Transporter als das mutierte Gen an Parkinson verbunden , wandte sich die Forscher noch einmal auf die Harel Weinstein Lab aufgrund seiner langjährigen Interesse und Investitionen in das Studium der menschlichen Dopamin-Transporter .
Sahai die Simulationen mit XSEDE und TACC der Stampede Supercomputer unterstützt klinische Studien , indem sie mehr Einblick in die Dopamin-Transporter in neurologischen Erkrankungen beteiligt.
" Diese Forschung ist sehr wichtig für mich ", sagte Sahai . "Ich war in der Lage, an der Struktur des Dopamintransporter im Namen Experimentatoren schauen und verstehen, wie Unregelmäßigkeiten in diesem Protein schädigen eine tatsächliche Person , und nicht nur den Blick auf etwas auf einem Computer-Bildschirm. "
Zwar gibt es derzeit keine Heilung für Parkinson-Krankheit , wird ein tieferes Verständnis für die spezifischen Mechanismen dahinter die 7 bis 10.000.000 Menschen mit der Krankheit leiden zu helfen.
"Wie meine Arbeit über Drogenmissbrauch, ist das Endziel darüber, wie wir Menschen zu helfen. Und es kommt alles zurück , um Wirkstoff-Design zu denken ", sagte Sahai .