L'Étude explore comment les changements du fonctionnement de tambour de chalut de dopamine ont lié aux troubles cérébraux

Published on July 23, 2014 at 2:54 AM · No Comments

Superordinateur de Ruée de l'utilisation TACC de Chercheurs pour étudier une barrette commune entre la dépendance et la maladie neurologique

La recherche publiée Récente dans le Tourillon de l'Investigation Clinique explique comment des changements de la signalisation de dopamine et du fonctionnement de tambour de chalut de dopamine sont joints aux maladies neurologiques et psychiatriques, y compris le trouble de Parkinsonisme de précoce-début et d'hyperactivité de déficit d'attention (ADHD).

« Les découvertes actuelles devraient constituer une base critique pour davantage d'exploration de la façon dont le dysfonctionnement de dopamine et le fonctionnement modifié de tambour de chalut de dopamine contribuent aux troubles cérébraux » ont dit Michelle Sahai, un associé post-doctoral à la Faculté de Médecine de Weill Cornell de l'Université de Cornell, l'ajoutant « contribue également aux efforts de recherche développant des voies neuves d'aider les millions de gens souffrant. »

Sahai étudie également les effets de la cocaïne, une substance largement maltraitée avec des effets psychostimulants que des objectifs le tambour de chalut de dopamine. Lui et ses collègues comptent relâcher ces découvertes particulières dans l'année prochaine.

Contrôle Perdant

La Dopamine est une neurotransmetteur qui joue un rôle majeur dans notre fonctionnement cognitif, émotif, et comportemental. Une Fois lancées des stimulus extérieurs, les cellules nerveuses dans le cerveau sortent la dopamine, entraînant une réaction en chaîne qui des releases encore plus de ce messager chimique.

Pour s'assurer que ceci n'a pas comme conséquence une boucle infinie de production de dopamine, une protéine appelée le tambour de chalut de dopamine réabsorbe la dopamine de nouveau dans la cellule pour mettre fin au procédé. Pendant Que la dopamine grippe à son tambour de chalut, elle est retournée aux cellules nerveuses pour une utilisation future.

Cependant, la cocaïne et d'autres médicaments aiment l'amphétamine, détournent complet ce système équilibré.

« Quand la cocaïne entre dans la circulation sanguine, elle ne permet pas à la dopamine de gripper à son tambour de chalut, qui a comme conséquence une augmentation rapide des niveaux de dopamine, » Sahai a expliqué.

Le grippement compétitif et la dopamine excédentaire ultérieure est ce qui entraîne l'euphorie, l'énergie accrue, et la vigilance. Il contribue également à la toxicomanie et à la dépendance.

Pour comprendre davantage les effets de la toxicomanie, Sahai et d'autres chercheurs dans le Laboratoire de Harel Weinstein chez Cornell fouillent dans des interactions médicamenteuses à un niveau moléculaire.

Utilisant des moyens de superordinateur, il peut observer le grippement de la dopamine et des médicaments variés à un modèle 3D du tambour de chalut de dopamine à un niveau moléculaire. Selon Sahai, le travail exige des simulations très longues en termes de micro-secondes et secondes de comprendre comment les médicaments agissent l'un sur l'autre avec les tambours de chalut.

Par l'Environnement Extrême de Découverte de Scientifique et Technique (XSEDE), un cyberinfrastructure virtuel qui fournit des chercheurs atteignent à calculer des moyens, Sahai exécute ces simulations sur la Ruée, le 7ème superordinateur le plus rapide du monde, chez le Texas Avancé Calculant le Centre (TACC).

« les moyens XSEDE-alloués sont principaux à nous aider comprennent de la façon dont les médicaments fonctionnent. Il n'y a aucune voie que nous pourrions exécuter ces simulations sur les machines nous avons dans la maison. Par TACC comme fournisseur de services de XSEDE, nous pouvons également nous attendre à une augmentation exponentielle des résultats de calcul, et bons service client et contrôle par retour de l'information. »

Éventuel, la recherche de Sahai contribuera à un corps de travail existant qui essaye de développer un inhibiteur obligatoire de cocaïne sans supprimer le tambour de chalut de dopamine.

« Si nous pouvons comprendre comment les médicaments grippent au tambour de chalut de dopamine, puis nous pouvons mieux comprendre la toxicomanie et ajouter l'information sur ce qui est réellement importante en concevant des stratégies thérapeutiques pour combattre la dépendance, » Sahai a dit.

Une Barrette Commune dans la Recherche

Tandis Que Sahai fonctionne toujours pour comprendre la toxicomanie, ses simulations du tambour de chalut de dopamine ont contribué à la recherche publiée sur la Maladie de Parkinson et d'autres troubles neurologiques.

Dans une étude collaborative avec l'Université de Copenhague, le Centre Hospitalier Universitaire de Copenhague, et d'autres organismes de recherche aux États-Unis Et l'Europe, chercheurs ont indiqué la première barrette connue entre les mutations de novo dans le tambour de chalut de dopamine et le Parkinsonisme dans les adultes.

L'étude a constaté que les mutations peuvent produire des effets particuliers comprenant débiliter des tremblements, la perte principale de contrôle de moteur, et la dépression. L'étude fournit également le support supplémentaire pour l'idée que les mutations de tambour de chalut de dopamine sont un facteur de risque pour le trouble d'hyperactivité de déficit d'attention (ADHD).

Après recensement du tambour de chalut de dopamine comme gène muté lié à Parkinson, chercheurs de nouveau tournés au Laboratoire de Harel Weinstein dû à son intérêt et investissement de longue date en étudiant le tambour de chalut humain de dopamine.

Les simulations de Sahai superordinateur utilisant de XSEDE et de TACC Ruée ont supporté des tests cliniques en offrant une analyse plus grande dans la façon dont le tambour de chalut de dopamine est concerné dans des troubles neurologiques.

« Cette recherche est très importante pour moi, » Sahai a dit. « Je pouvais regarder la structure du tambour de chalut de dopamine au nom des experimentalists et comprendre comment les irrégularités en cette protéine nuisent à une personne réelle, au lieu de regarder juste quelque chose d'isolement sur un écran d'ordinateur. »

Tandis Qu'il n'y a actuel aucun remède pour la Maladie de Parkinson, une compréhension plus profonde des mécanismes particuliers derrière elle aidera sept à dix millions de personnes affligés avec la maladie.

« Comme mon travail sur la toxicomanie, l'objectif final pense à la façon dont nous pouvons aider des gens. Et il tout revient pour doper le design, » Sahai a dit.

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