研究は致命的な嚢胞性線維症の根本的なメカニズムに新しい洞察力を提供します

人間の遺伝子のシーケンスのマイナーなしゃっくりは健康の計り知れない影響があることができます。 そのような傷により嚢胞性線維症、 (CF)頻繁に 30 の年齢によって死の原因となる肺および他の生命の維持に必要不可欠な重要な器官に、影響を与える病気を引き起こします。

科学の前進の最新号で現われる新しい研究ではウェードヴァン Horn および Vanderbilt およびノースウェスタン大学からの彼の同僚は重要な化学イオンの流れのエストロゲンの影響が一部には原因である女性に対する明白で不釣合いな効果を含むこの致命的な難儀の基盤を、検査します。

研究は病気に影響を与える提供し、新しい処置の作戦によって目指される悲惨な効果を逆転させること防ぐか、の開発のための段階をまたはセットします根本的なメカニズムに新しい洞察力を。

ヴァン Horn は個人化された診断のためのアリゾナ州立大学の Biodesign の中心に研究者です。 現在の調査では、複数の大学グループは生物的膜を渡るイオンの輸送にかかわる重大な蛋白質を探索します。

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イオンの輸送はリビング・システムの重要な機能で、ハートビートを含む生理学的なプロセスの範囲、ヒアリングおよび筋肉動きを許可します。 イオン輸送の欠陥はコレラ、肺水腫および CF. を含む深刻な病気の広い範囲で、関係します。

「セルのための共通の方法の 1 つはナトリウム、カリウムおよびマグネシウムのようなイオンの変化によって通信するあります。 イオンチャネルは効果的に堅く調整される膜の穴です--それらは蛋白質ベースです」とヴァン Horn は言います。

現在の研究で調査されるイオン交通機関はヘルプがきちんとイオン輸送を調整する KCNE3 として知られている重大な蛋白質を含みます。 KCNE3 はパートナー蛋白質が付いている複合体を形作ります-- イオンのためのチャネルとして機能する KCNQ1。 ともに、それらは良調整されたゲートウェイを形作りま、イオン輸送を塩および流動ホメオスタティスを維持することを許可するか、または妨げます。

KCNE3-KCNQ1 複合体は種を渡る同じような蛋白質の実験データ、分子動力学法、評価および蛋白質の構造の洗練された予言する模倣の組合せを使用して前例のない明快さの新しい調査で記述されています。

その多くの機能の間で、 KCNE3 は上皮性のティッシュを渡る塩化物 (CL) イオンの影響の輸送カリウム (K+) イオンの流れを調整します。 カリホルニウムを持つ患者では、塩化物イオンの効率的な移行は損なわれます。 研究は CF. を患者の機能障害の下にある塩化物イオンゲートウェイおよびメカニズムの適切な作用に新しい洞察力に与えます。

「これはこのアクセサリの膜蛋白質がイオンチャネルに結合し、効果的にイオンチャネルを始動させる生物学の珍しいケースです。 それは気管で重要特にであり、肺の上皮性のティッシュ」とヴァン Horn は言います。

イオンゲートウェイの構造そして機能のよりよい理解はエストロゲンがどのように外見上カリホルニウムの肺病の効果を悪化させ、より高い死亡率の原因となる KCNE3-KCNQ1 チャネルの複合体とおよびより短いメスの患者のための寿命、干渉するかもしれませんか明らかにします。

「、そして KCNE3 によりチャネルはどのように相互に作用しているまたは、イオン流れに伝導性」はとか十分に開くようになりますかどのようにこの調査の焦点この KCNE3 蛋白質がイオンチャネル KCNQ1 によって理解することですヴァン Horn は言います。

構造生物学、電気生理学、細胞生物学および計算の生物学を含むいろいろ実験アプローチの結合によってエストロゲンがどのようにチャネル中断に影響を及ぼすかもしれないか見る、調査は構造生物学の予言する力を使用して膜蛋白質の複合体の詳しい働きを、明らかにします。

これらの調査に使用するツールの間で核磁気共鳴、 (NMR)高リゾリューションを用いるボディのティッシュそして器官を観察する (MRI)ための臨床設定の磁気共鳴イメージ投射今関連している技術は密接に公有地とあります。

NMR 不正利用原子核の磁気特性、驚くべき明快さの生体物質の構造細部で、 (を含む膜蛋白質)、ゼロになることをヴァン Horn のような研究者を許可します。 技術を使用して、科学者は蛋白質の構造および原動力に対するある特定の突然変異の効果を予測し、ターゲット蛋白質との薬剤相互作用を最適化できます。

致命的なグリッチ

嚢胞性線維症は一次効果が肺、しかし膵臓、レバー、腸にあり、腎臓がまた傷つくかもしれない遺伝病です。 病気は北のヨーロッパの家系の人々間で共通で、 3000 人の新生児毎にの大体 1 つを打ちます。

無秩序は特定の遺伝子の親のコピーが両方とも突然変異を含まなければならない嚢胞性線維症の transmembrane の導電率の調整装置として知られている蛋白質の異常な形式に終ってことを意味する autosomal 劣性病気として知られています (CFTR)。 遺伝子の 1 枚の不完全なコピーだけを持つ個人は一般に無病で、しかし劣性特性のキャリアとして機能するかもしれません。

カリホルニウムに導く共通の欠陥は約 1500 の他の突然変異がまた病気の CFTR 蛋白質、時々引き起すより穏やかかより厳しい明示に対する CF. 互い違いの突然変異の原因の相違の効果を作り出すことができるけれどもアミノ酸のフェニルアラニンのためにコードする 3 つのヌクレオチドの削除です。

一般に認識され、女性がカリホルニウムの被害により敏感であることが頻繁により厳しい徴候および短い寿命の期待を表示します。 ホルモンのエストロゲンはカリホルニウムの箱の観察されたジェンダー・ギャップへ重大な貢献の要因であると信じられます。

イオン変化の中断は汗、粘液および消化液の増加した生産を含んでいるカリホルニウムの徴候を一部には説明します。 条件は不治に残ります。 大部分の嚢胞性線維症の患者は病原体のシュードモナスからの細菌感染がもとで、特に停止します。

KCNQ1 チャネルのヘルプの適切な作用が肺の流動集結を軽減すると考えられています。 エストロゲンの高い濃度によって禁じられたとき、イオン流れは損なわれ、定着するように細菌感染がします。 カリホルニウムによって引き起こされる死のおよそ 80% 肺問題の結果です。 病気によって引き起こされる深刻な伝染は幾分カリホルニウムの患者のための予想を改善した抗生物質と普通病気が一流のキラーに残るけれども、扱われます。

いくつかの指数器の徴候はカリホルニウムに独特で、厚い、粘着性がある粘液の塩辛味見の皮、悪い成長および悪い体重増加および蓄積含んでいます。 患者は呼吸急に頻繁にであり、細菌の肺感染症は共通です。

そのような徴候は幼年時代および幼年期で普通現われます。 適切な成長の障害は消化器を通して栄養素の慢性の肺伝染、悪い吸収、および慢性の病気の結果として高められた新陳代謝の要求を含む要因の組合せが原因、であるかもしれません。

形式および機能

ヴァン Horn が強調するように、現在の調査で検査されるそれらのような膜蛋白質は、すべての人間蛋白質のほぼ三番目を説明し、健康および病気のキーファクタです。 そのような蛋白質は大部分の薬剤および他の治療上のエージェントのターゲットです、けれども詳しい構造および微妙な相互作用のより完全な理解はカリホルニウムの前に必要であり、他の蛋白質ベースの病気の多くは十分にアドレス指定されるかもしれません。

「これは実際に膜蛋白質の構造生物学のフィールドのための黄金期です。 私達は言います実際にと」、ヴァン Horn のこれらの蛋白質がどのように協力し、何にアーキテクチャが見えるか言うことがわかり始めています。 「膜蛋白質作業がどのようにの」。治療可能にカリホルニウムおよび他の病気をより容易にさせるのを助けるか長期で、よりよい理解

ソース: アリゾナ州立大学

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