Синтез искусственного источника энергии для мышц
Химик и кинезиолог сели в автобус, но это не шутка. Вместо этого кинезиолог и ведущий автор Нед Деболд и химик Дхандапани Венкатараман, «Д.В.», начали беседу на автобусе в Университете Массачусетского университета в Амхерсте и обнаружили их взаимный интерес к тому, как энергия преобразуется из одной формы в другую — для Деболда в мышцах. В разговоре говорили про миозин.
Деболд рассказал химику, как исследователи искали альтернативный источник энергии, чтобы заменить обычный организм — молекулу, называемую аденозинтрифосфат (АТФ). Такой источник может контролировать мышечную активность и может привести, например, к новым методам лечения мышечного спазма при церебральном параличе или активировать или усиливать функцию скелетных мышц при хронической сердечной недостаточности.
Как отмечает Д.В., обычный подход к поиску нового соединения состоит в том, чтобы систематически проверять каждого из миллионов, пока один из них, кажется, не заслужит внимания — классический подход «иголка в стоге сена». Он говорит: «В какой-то момент я предложил Неду: «Почему бы нам самим не построить иглу? Это положило начало этому интересному проекту, который собрал людей, которые иначе никогда бы не работали вместе».
Вскоре они увидели, что им понадобится кто-то, чтобы моделировать взаимодействия между молекулами ДВ и молекулами миозина, которые Деболд использовал для их тестирования. Они пригласили вычислительного химика Цзяньхана Чена.
Чен объясняет:
«Мы занимались компьютерным моделированием, потому что экспериментально трудно понять, как миозин мог использовать молекулы, синтезируемые Д.В. Мы можем использовать компьютерное моделирование, чтобы получить детальную картину на молекулярном уровне, чтобы понять, почему эти соединения могут оказывать определенные эффекты. Это может дать представление не только о том, как миозин взаимодействует с текущим набором соединений, но также может дать план для разработки новых соединений, которые еще более эффективны для изменения функции миозина».
Исследователи создали ряд синтетических соединений, служащих альтернативными источниками энергии для мышечного белка миозина, и миозин может использовать этот новый источник энергии для создания силы и скорости. Майк Вудворд из лаборатории Debold является первым автором статьи, а Сяоронг Лю из лаборатории Чена выполнил компьютерное моделирование.
Используя разные изомеры — молекулы с атомами в разных расположениях — они были в состоянии «эффективно модулировать и даже ингибировать активность миозина», предполагая, что замена изомера может предложить простой, но эффективный подход к контролю молекулярной моторной функции. Три изомера нового заменителя АТФ показывают, что способность миозина генерировать силу и движение может быть резко изменена. «Сопоставляя наши экспериментальные результаты с вычислениями, мы показываем, что каждый изомер осуществляет внутренний контроль, воздействуя на отдельные этапы механохимического цикла миозина».
Д.В. вспоминает:
«Моя лаборатория никогда раньше не производила такие типы соединений, нам пришлось изучать новую химию; мой ученик Эрик Острандер работал над синтезом. Новая химия включает в себя наложение трех фосфатных групп на светочувствительную молекулу азобензол, что делает исследователей тем, что сейчас ученые называют азобензолтрифосфатом».
Источник: scitechdaily.com
Метки: АТФ
- Открыта загадочная болезнь, имитирующая психическое расстройство
- Ожирение у матерей удваивает риск аутизма у детей
- Критические белки рака и места их взаимодействия
- Причины алкоголизма и наркомании
- Почему следует есть больше скумбрии и меньше лосося?
- Преимущества для здоровья от употребления мелкой рыбы
- Молекулярные причины болезни Альцгеймера
- Масло из фритюра способствует нейродегенерации
- Клюква повышает спортивные результаты
- Скрытая опасность усталости после сна
