Forschung bietet neue Einblicke in zugrunde liegende Vorrichtungen der tödlichen zystischer Fibrose an

A-Moll-Schluckauf in der Reihenfolge eines menschlichen Gens kann verheerende Auswirkungen auf Gesundheit haben. Solche Fehler verursachen zystische Fibrose (CF), eine Krankheit, welche die Lungen und andere wesentliche Organe beeinflußt und häufig führen zu Tod durch das Alter von 30.

In der neuen Forschung, die in der aktuellen Ausgabe von Wissenschafts-Fortschritten erscheint, prüfen Furt Van Horn und seine Kollegen von Vanderbilt und von den Northwestern-Universitäten die Untermauerung dieses tödlichen Kummers, einschließlich seinen offensichtlichen unverhältnismäßigen Effekt auf Frauen, der im Teil zum Einfluss des Östrogens auf den Fluss von wichtigen chemischen Ionen passend ist.

Die Forschung bietet neue Einblicke in die zugrunde liegenden Vorrichtungen, die die Krankheit beeinflussen an und Hintergrund das Darstellung für Entwicklung neue des angestrebten Verhinderns der Behandlung Strategien oder der Umkehrung seiner schrecklichen Effekte.

Van Horn ist ein Forscher in das Biodesign-Mitte der Staat Arizona-Universität für Personifizierte Diagnosen. In der aktuellen Studie erforscht eine Multiuniversitätsgruppe ein entscheidendes Protein, das in den Transport von Ionen durch biologische Membranen mit einbezogen wird.

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Der Transport von Ionen ist ein wesentliches Merkmal von lebenden Anlagen und erlaubt eine Reichweite der physiologischen Prozesse einschließlich Herzschlag, Vernehmung und Muskelbewegungen. Defekte im Ionentransport werden in einer breiten Reichweite der ernsten Krankheiten, einschließlich Cholera, Lungenödem und CF. impliziert

„Eine der geläufigsten Methoden, damit Zellen ist durch das Magnetfeld von Ionen wie Natrium, Kalium und Mg in Verbindung stehen. Ionenkanäle sind- effektiv Löcher in der Membran, die fest geregelt werden--sie sind proteinbasiert,“ Van Horn sagt.

Das Ionenverkehrssystem, das in der aktuellen Forschung nachgeforscht wird, bezieht ein kritisches Protein mit ein, das als KCNE3 bekannt ist, dem Hilfen richtig Ionentransport regeln. KCNE3 bildet einen Komplex mit einem Partnerprotein-- KCNQ1, das als ein Kanal für Ionen auftritt. Zusammen bilden sie einen fein-justierten Kommunikationsrechner und ermöglichen oder blockieren Ionentransport, um Salz und flüssigen Homeostasis beizubehalten.

Der Komplex KCNE3-KCNQ1 wird in der neuen Studie mit beispielloser Klarheit unter Verwendung einer Kombination von experimentellen Daten, von molekularer Dynamik, von Bewertung von ähnlichen Proteinen über Spezies und von hoch entwickelter vorbestimmter Formung der Proteinzelle beschrieben.

Unter seinen vielen Funktionen regelt KCNE3 den Fluss von Ionen des Kalium (K+), die Auswirkungstransport von Ionen des Chlorids (Kontroll-Liste) über Epithelgeweben. Bei Patienten mit CF, wird die effiziente Systemumstellung von Chloridionen beeinträchtigt. Die Forschung versieht neue Einblicke in das richtige Arbeiten des Chloridionenkommunikationsrechners und -vorrichtungen, die seiner Funktionsstörung bei Patienten mit CF. zugrunde liegen

„Dieses ist ein ungewöhnlicher Fall in der Biologie, in der dieses zusätzliche Membranprotein an den Ionenkanal bindet und effektiv den Ionenkanal einschaltet. Das ist besonders in der Trachea wichtig und Epithelgewebe in Ihren Lungen,“ Van Horn sagt.

Ein besseres Verständnis der Zelle und der Funktion des Ionenkommunikationsrechners deckt auf, wie Östrogen möglicherweise den Komplex des Kanals KCNE3-KCNQ1 behinderte, anscheinend die Effekte der CF-Lungenerkrankung verschlechterte und zu höhere Mortalitätsraten und kürzer eine Lebensdauer für Patientinnen führt.

„Der Fokus dieser Studie ist, zu verstehen, wie dieses Protein KCNE3 auf den Ionenkanal KCNQ1 einwirkt und wie KCNE3 den Kanal veranlaßt, völlig offen zu werden, oder leitfähig, zum Ionenfluß,“ sagt Van Horn.

Indem sie eine Vielzahl von experimentellen Anflügen einschließlich strukturelle Biologie, Elektrophysiologie, Zellbiologie und Computerbiologie kombiniert, deckt die Studie die ausführlichen Funktionen des Membranproteinkomplexes auf, unter Verwendung der Prognosequalität der strukturellen Biologie, zu sehen, wie Östrogen möglicherweise die Unterbrechung der Kanal beeinflußt.

Unter den Hilfsmitteln, die für diese Untersuchungen ist verwendet werden, Kernmagnetisches Resonanz- (NMR), eine Technologie, die zum magnetischen Resonanz- Common der Darstellung (MRI) jetzt in den klinischen Einstellungen für das Beobachten von Geweben und von Organen im Gehäuse mit hoher Auflösung eng verwandt ist.

NMRheldentaten die magnetischen Eigenschaften von Atomkernen, Forschern wie Van Horn erlaubend, auf strukturellen Details von Biomolekülen, (einschließlich Membranproteine), mit bemerkenswerter Klarheit herein auf Null einzustellen. Unter Verwendung der Technik sind Wissenschaftler in der Lage, die Effekte von bestimmten Veränderungen auf Proteinzelle und -dynamik vorauszusagen und Medikamenteninteraktionen mit Zielproteinen zu optimieren.

Tödlicher Störschub

Zystische Fibrose ist eine genetische Störung, deren Haupteffekt ist auf den Lungen, zwar das Pankreas, Leber, Därme, werden beschädigt und Nieren möglicherweise auch. Die Krankheit ist unter Leuten des Europäischen Nordgeschlechtes am geläufigsten und schlägt ungefähr ein jeder 3000 Neugeborenen.

Die Störung bekannt als autosomale rückläufige Krankheit und bedeutet, dass beide elterlichen Exemplare eines bestimmten Gens eine Veränderung enthalten müssen, mit dem Ergebnis eines anomalen Formulars eines Proteins, das als das Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator bekannt ist (CFTR). Einzelpersonen mit nur einem defekten Exemplar des Gens sind im Allgemeinen gesund, aber treten möglicherweise als Träger des rückläufigen Merkmals auf.

Der geläufigste Defekt, der zu CF führt, ist eine Streichung von drei Nukleotiden, die für das Aminosäurephenylalanin codieren, obwohl ca. 1500 andere Veränderungen CF. Unterscheidungseffekte der Abwechselnden Veränderungsursache auch produzieren können auf das CFTR-Protein, manchmal verursachen milderen oder schwereren die Äusserungen der Krankheit.

Es wird im Allgemeinen erkannt, dass Weibchen gegen die Verwüstungen von CF anfälliger sind und häufig schwerere Anzeichen und kürzere Lebenserwartung anzeigen. Das Hormonöstrogen wird geglaubt, um ein entscheidender beitragender Faktor zur beobachteten Geschlechterkluft in den CF-Kästen zu sein.

Unterbrechung des Ionenmagnetfeldes erklärt im Teil Anzeichen von CF, die die aufgestockte Produktion des Schweisses, des Schleims und der verdauungsfördernden Flüssigkeiten umfassen. Die Bedingung bleibt unheilbar. Die überwiegende Mehrheit von Patienten der zystischen Fibrose sterben an der bakteriellen Infektion, besonders von den Krankheitserregerpseudomonas.

Es wird geglaubt, dass das richtige Arbeiten der Hilfen des Kanals KCNQ1 flüssige Ansammlung in den Lungen abschwächen. Wenn er durch hohe Konzentrationen des Östrogens gesperrt wird, wird Ionenfluß beeinträchtigt und lässt bakterielle Infektion Griff nehmen. Herum 80 Prozent der Todesfälle, die durch CF verursacht werden, sind das Ergebnis der Lungenprobleme. Die Ernste Infektion, die durch die Krankheit verursacht wird, wird gewöhnlich mit Antibiotika behandelt, die ein wenig die Prognose für CF-Patienten verbessert haben, obwohl die Krankheit ein führender Mörder bleibt.

Einige klatschsüchtige Anzeichen sind von den CF charakteristisch und umfassen Salzigprobieren Haut, schlechtes Wachstum und schlechte Gewichtszunahme und die Aufspeicherung des starken, klebrigen Schleims. Der Patient ist häufig kurz vom Atem und bakterielle Brustinfektion ist geläufig.

Solche Anzeichen erscheinen gewöhnlich in der Kindheit und in der Kindheit. Versagen des richtigen Wachstums liegt möglicherweise an einer Kombination von Faktoren, einschließlich chronische Lungeninfektion, schlechte Nährstoffaufnahme durch den Magen-Darm-Kanal und erhöhte metabolische Nachfrage infolge der chronischen Krankheit.

Formular und Funktion

Wie Van Horn hervorhebt, erklären Membranproteine, wie die, die in der aktuellen Studie geprüft werden, ein fast Drittel aller menschlichen Proteine und sind Schlüsselfaktoren in der Gesundheit und in der Krankheit. Solche Proteine sind Ziele der überwiegenden Mehrheit der Drogen und anderer therapeutischer Agenzien, dennoch ist ein gründlicheres Verständnis ihrer ausführlichen Zelle und subtilen Wechselwirkung vor CF notwendig und ein Hauptrechner anderer proteinbasierter Krankheiten wird ausreichend adressiert möglicherweise.

„Dieses ist wirklich die goldene Ära für den Bereich der strukturellen Biologie des Membranproteins. Wie Wir beginnen, wie diese Proteine und zusammenarbeiten was die Architektur aussieht,“ Van Horn wirklich zu verstehen sagen. „Langfristig, ein besseres Verständnis von, wie Membranproteinarbeit hilft, die CF und andere Krankheiten umgänglich leicht zu machen.“

Quelle: Staat Arizona Universität

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