logo

Пользовательского поиска

Tuesday 25th of September 2018

Физики изучают фермент, связанный с болезнью Альцгеймера и раком

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Болезнь Альцгеймера
Автор: Administrator   
21.11.2010 21:00

 

Для изучения функций важнейшего белка, ошибки в работе которого могут привести к болезни Альцгеймера и раку, физики из Университета Хьюстона (University of Houston) используют сложное компьютерное моделирование.


Структура, функция и сборка фермента фосфоглицераткиназы определяется ее макромолекулярным окружением.

 

Структура, функция и сборка фермента фосфоглицераткиназы определяется ее макромолекулярным окружением. (Фото: uh.edu)

 

 

 

 

 

Маргарет Ченг (Margaret Cheung), адъюнкт-профессор кафедры физики Университета Хьюстона, и физик-аспирант Антониос Самиотакис (Antonios Samiotakis) сообщают о своем открытии в статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Представьте, что вы идете вдоль ряда кресел по направлению к выходу в переполненном кинотеатре. Скорость вашего движения будет замедлена движущейся толпой и небольшим расстоянием между рядами. Однако вы все же сможете протянуть руку и похлопать по плечу вашего друга, который проспал весь фильм», - говорит доктор Ченг.

С точки зрения белка, «рабочей лошадки» всех живых систем, среда внутри переполненной клетки представляет собой то же самое. Белки в клетках постоянно «разговаривают» друг с другом и передают клетке информацию о том, что происходит и как на это нужно оперативно реагировать. Сбои в выполнении этой функции вызывают неконтролируемый клеточный рост и рак или ошибки в работе клетки, ведущие к болезни Альцгеймера. Понимание внутриклеточных белков – с точки зрения их структуры и ферментативной активности – важно для изучения того, как можно предотвратить или лечить эти болезни на молекулярном уровне.

Физик-теоретик Ченг и ее коллега-экспериментатор Мартин Грубел (Martin Gruebele) из Университета Иллинойса, Урбана-Шампейн (University of Illinois at Urbana-Champaign), руководили группой ученых, которым удалось раскрыть одну из тайн белков. Для изучения фермента фосфоглицераткиназы (ФГК, phosphoglycerate kinase, PGK) доктор Ченг использовала компьютерные модели, имитирующие среду внутри клетки. Биохимики обычно изучают белки в воде, но такие исследования в пробирке не дают полной информации, так как не могут показать, как именно белок функционирует внутри переполненной клетки, где он может взаимодействовать с ДНК, рибосомами и другими молекулами.

Фермент ФГК играет ключевую роль в процессе гликолиза – метаболического расщепления глюкозы и других сахаров с выделением энергии в форме АТФ. Молекулы АТФ – это топливо для биологических молекулярных моторов. Такое превращение пищи в энергию происходит в каждом организме, от дрожжей до человека. Нарушения в гликолитическом пути связываются учеными с болезнью Альцгеймера и раком. Установлено, что пациенты со сниженной скоростью метаболизма в головном мозге подвержены риску развития болезни Альцгеймера, в то время как вышедшая из-под контроля скорость метаболизма, как предполагается, обеспечивает энергией и стимулирует рост злокачественных опухолевых клеток.

Ранее ученые полагали, что в ферменте ФГК, имеющем форму компьютерного персонажа Pac-Man, должно произойти динамическое изменение, позволяющее ему выполнять свою метаболическую функцию. Однако на компьютерной модели, имитирующей внутреннюю среду клетки, доктор Ченг установила, что фермент функционирует и в своей закрытой Pac-Man-форме в окружении множества других молекул. Действительно, в ограниченном пространстве переполненной клетки фермент был в 15 раз активнее. Это означало, что в условиях аналогичных внутренней среде клетки белок более активен и эффективен, чем в пробирке. Это открытие может значительно изменить взгляды ученых на белки и их поведение, если принимать во внимание внутреннюю среду клетки.

«Эта работа углубляет понимание того, как белки функционируют или не функционируют в реальных условиях клетки», - говорит Самиотакис. «Понимание воздействия переполненной клетки на структуру и динамику белков может помочь ученым в разработке эффективных терапевтических средств, которые лучше работают в клетках».

Компьютерные модели Ченг и Самиотакиса – выполненные с использованием суперкомпьютеров в Texas Learning and Computation Center (TLC2) – проводились одновременно с экспериментами in vitro Грубела и его группы. В успехе работы высокопроизводительные вычислительные ресурсы TLC2 сыграли значительную роль.

«Картинка, представляющая изображение молекулярной структуры лекарства, способного точно узнавать и связываться внутри переполненной клетки с ключевой молекулой, вызывающей болезнь Альцгеймера или рак. Затем возможность возвращать больной клетке ее здоровую форму взаимодействия на молекулярном уровне. Это может стать реальностью в ближайшем будущем. Наша лаборатория в Университете Хьюстона работает над осуществлением этой мечты», - комментирует свою работу доктор Ченг.

Исследование финансировалось грантом Национального научного фонда США (National Science Foundation) в размере 224 тысяч долларов.

 

Phosphoglycerate Kinase in Cell-Like Environment from Cosmic Light Productions on Vimeo.

 

 

По материалам

UH Physicists Study Behavior of Enzyme Linked to Alzheimer’s, Cancer

 

Оригинальная статья:

Apratim Dhar, Antonios Samiotakis, Simon Ebbinghaus, Lea Nienhaus, Dirar Homouz, Martin Gruebele, and Margaret S. Cheung. Structure, function, and folding of phosphoglycerate kinase are strongly perturbed by macromolecular crowding

 

© «Физики изучают фермент, связанный с болезнью Альцгеймера и раком». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Болезнь Альцгеймера. Письменное разрешение обязательно.

 

 

Еще о болезни Альцгеймера


Сигнальный белок ревматоидного артрита излечивает болезнь Альцгеймера у мышей

Ученые установили одну из причин повреждения головного мозга при болезни Альцгеймера и нашли способ устранить ее

Противодиабетический препарат метформин может оказаться эффективным средством лечения болезни Альцгеймера

Простые низкомолекулярные соединения разрушают металло-амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера

Анализ крови для болезни Альцгеймера?

Источником бета-амилоидного белка при болезни Альцгеймера может быть печень, а не мозг

Радикально новый подход к лечению болезни Альцгеймера: соединение SMER28 стимулирует процесс аутофагии в пораженных нейронах

Из стволовых клеток получены нейроны, погибающие при болезни Альцгеймера

Новый метод адресной доставки лекарственных препаратов при болезни Альцгеймера

Препарат для лечения астмы может замедлить развитие болезни Альцгеймера

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday1267
mod_vvisit_counterYesterday1372
mod_vvisit_counterThis week4300
mod_vvisit_counterLast week12560
mod_vvisit_counterThis month29608
mod_vvisit_counterLast month26517
mod_vvisit_counterAll days4120014

We have: 12 guests online
Your IP: 54.166.141.69
 , 
Today: Сен 24, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.