Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Kimyagerlerden, grip virüsü kanalındaki suyun davranışına dair yeni bir araştırma

20.03.2021
321
Kimyagerlerden, grip virüsü kanalındaki suyun davranışına dair yeni bir araştırma

Su dinamikleri üzerine yeni bir çalışmada, Profesör Mei Hong liderliğindeki bir MIT kimyagerleri ekibi, Doçent Doktor Adam Willard ile işbirliği içinde, bir iyon kanalındaki suyun anizotropik veya kısmen hizalı olduğunu keşfetti. Araştırmacıların verileri, türünün ilk örneği, su dinamiği ve düzeninin bir iyon kanalındaki protonların iletimi ile ilişkisini kanıtlıyor. Çalışma ayrıca antiviral ilaçların veya diğer tedavilerin geliştirilmesi için potansiyel yeni yollar sağlar.

Hong laboratuarının üyeleri, influenza M virüsünün proton kanalında anizotropik suyun varlığını kanıtlamak için gelişmiş nükleer manyetik rezonans (NMR) deneyleri gerçekleştirirken, Willard grubunun üyeleri doğrulama ve büyütme için bağımsız tüm atom moleküler dinamik simülasyonları gerçekleştirdi. deneysel veriler. Hong’un kıdemli yazarı olduğu çalışması, İletişim Biyolojisive Hong Lab’den Martin Gelenter, Venkata Mandala ve Aurelio Dregni ve Willard grubundan Michiel Niesen ve Dina Sharon tarafından ortak yazılmıştır.

Kanal suyu ve grip virüsü

İnfluenza B virüsü proteini BM2, virüsü asitleştiren ve genetik materyalini enfekte hücrelere salmasına yardımcı olan bir protein kanalıdır. Bu kanaldaki su, grip virüsünün bulaşıcı hale gelmesine yardımcı olmada kritik bir rol oynar, çünkü kanalın içindeki proton iletiminin lipid zarını geçmesini kolaylaştırır.

Daha önce, Hong’un laboratuvarı amino asit histidinin protonları sudan grip virüsüne nasıl taşıdığını araştırdı, ancak su moleküllerini ayrıntılı olarak incelememişlerdi. Bu yeni çalışma, M2 kanalı içindeki su ve histidin arasındaki karışık hidrojen bağlı zincirin tam olarak anlaşılmasında eksik halkayı sağlamıştır. Grip virüsü proteinini dizginlemek için kanalın küçük moleküllerle (yani antiviral ilaçlar) tıkanması gerekir, böylece su yolu kırılır.

Su-su hidrojen bağlarını “proton atlamalı” için hizalamak için, su molekülleri en azından kısmen yönlendirilmelidir. Bununla birlikte, numuneyi dondurmadan bir kanaldaki küçük miktardaki artık su moleküllerinin hizalanmasını deneysel olarak tespit etmek son derece zordur. Sonuç olarak, konuyla ilgili önceki çalışmaların çoğu Willard gibi hesaplamalı kimyagerler tarafından gerçekleştirildi. Bu konudaki deneysel veriler tipik olarak kriyojenik sıcaklıklarda elde edilen kristal yapılarla sınırlıdır. Hong laboratuvarı, yaklaşık 0 santigrat derece gibi çok daha balsam sıcaklığında kullanılabilen bir gevşeme NMR tekniğini benimsedi. Bu sıcaklıkta su molekülleri, araştırmacıların kanaldaki hareketliliği ve artık yönelimi ilk kez gözlemlemesi için yeterince yavaş döndüler.

Daha fazla alan, daha fazla düzen

Hong’un NMR deneylerinden elde edilen kanıtlar, açık durumda çok daha fazla su molekülü olmasına rağmen, BM2 kanalının açık durumundaki su moleküllerinin kapalı durumda olduklarından daha hizalı olduğunu gösterdi. Araştırmacılar, bu artık düzeni, su protonları için kimyasal kayma anizotropisi adı verilen manyetik bir özelliği ölçerek tespit ettiler. Düşük pH’ta daha yüksek su hizalaması bir sürpriz oldu.

Hong, “Bu başlangıçta bizim için mantıksızdı” diyor. “Önceki NMR verilerinin çoğundan açık kanalın daha fazla su molekülüne sahip olduğunu biliyoruz, bu nedenle bu su moleküllerinin daha geniş kanalda daha düzensiz ve rasgele olması gerektiğini düşünüyoruz. gevşeme NMR verileri. ” Moleküler dinamik simülasyonlar, bu sıranın, düşük pH’ta pozitif yüklü anahtar proton seçici kalıntı olan bir histidin tarafından indüklendiğini gösterdi.

Araştırmacılar, katı hal NMR spektroskopisi ve moleküler dinamik simülasyonları kullanarak, suyun düşük pH’lı açık durumda, yüksek pH’lı kapalı duruma göre kanal boyunca daha hızlı döndüğünü ve çevrildiğini de buldular. Bu sonuçlar birlikte, su moleküllerinin, proton atlaması için gerekli olan hizalamayı oluşturmak için küçük genlikli yeniden yönelimlere maruz kaldığını göstermektedir.

Proton iletimini engellemek, virüsü bloke etmek

Araştırmacılar, Willard ve grubu tarafından gerçekleştirilen moleküler dinamik simülasyonları kullanarak, su şebekesinin açık durumda kapalı duruma göre daha az hidrojen bağlama darboğazına sahip olduğunu gözlemlediler. Böylece, açık kanaldaki su moleküllerinin daha hızlı dinamikleri ve daha yüksek oryantasyonel düzeni, virüs tarafında proton atlaması ve başarılı enfeksiyon için gerekli olan su ağı yapısını oluşturur.

Bir grip virüsü bir hücreye girdiğinde, endozom adı verilen küçük bir bölmeye girer. Endozom bölmesi asidiktir, bu da proteinin suya nüfuz eden yolunu açmasını ve protonları virüse iletmesini tetikler. Asidik pH, M2 proteininin yaptığı şey olan yüksek bir hidrojen iyon konsantrasyonuna sahiptir. Protonları ileten su molekülleri olmadan, protonlar kritik bir amino asit kalıntısı olan histidine ulaşamayacaklar. Histidin, proton seçici kalıntıdır ve su molekülleri tarafından taşınan protonları taşımak için döner. Su molekülleri ile histidin arasındaki röle zinciri bu nedenle M2 kanalı üzerinden proton iletiminden sorumludur. Bu nedenle, bu araştırmada belirtilen bulgular, antiviral ilaçların geliştirilmesi ve diğer pratik uygulamalarla ilgili olabilir.


Daha fazla bilgi:
Martin D. Gelenter vd. Kapalı ve açık influenza B virüsü M2 proton kanallarında su oryantasyonu ve dinamikleri, İletişim Biyolojisi (2021). DOI: 10.1038 / s42003-021-01847-2

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.