Исследование предлагает новые проницательности в основные механизмы смертельного кистозного фиброза

Небольшая икота в последовательности людского гена может иметь опустошительные удары на здоровье. Такие рванины причиняют кистозный фиброз (CF), заболевание влияя на легких и другие существенные органы, часто водя к смерти временем 30.

В новом исследовании появляясь в настоящий вопрос Выдвижений Науки, Брод Van Горн и его коллегаы от Vanderbilt и Северо-Западный Университетов рассматривают опоры этого смертельного горе, включая свое ясное несоразмерное влияние на женщинах, которое должно в части к влиянию эстрогена на подаче важных химических ионов.

Исследование предлагает новые проницательности в основные механизмы которые влияют на заболевание и устанавливает этап для развития новых стратегий обработки направленных на предотвращать или обращать свои calamitous влияния.

Van Горн исследователь на Центре Biodesign Государственного Университета Аризоны для Персонализированных Диагностик. В настоящем изучении, группа multi-университета исследует критический протеин, котор включили в переход ионов через биологические мембраны.

Клетчатый интернет

Переход ионов существенная характеристика живущих систем, позволяющ ряду физиологопсихологических процессов включая биение сердца, слуху, и движениям мышцы. Дефекты в переходе иона вовлечены в обширном ряде серьезных заболеваний, включая холеру, легочный отек, и CF.

«Один из самых общих путей для клеток связывать через поток ионов как натрий, калий, и магний. Каналы Иона эффектно отверстия в мембране которые плотно отрегулированы--они протеин-основаны,» Van Горн говорит.

Транспортная система иона расследованная в настоящем исследовании включает критический протеин известный как KCNE3, которому помощь правильно регулирует переход иона. KCNE3 формирует комплекс с протеином соучастника-- KCNQ1, которое действует как канал для ионов. Совместно, они формируют точн-настроенный шлюз, позволяющ или преграждающ переход иона для поддержания соли и жидкого гомеостазирования.

Комплекс KCNE3-KCNQ1 описан в новом изучении с беспрецедентный ясностью используя экспериментальные данные сочетание из, молекулярную динамику, оценку подобных протеинов через виды и изощренное предвестниковое моделирование структуры протеина.

Среди своих много функций, KCNE3 регулирует подачу ионов калия (K+) которые переход удара ионов хлорида (Cl) через эпителиальные ткани. В пациентах с CF, повреждено эффективное переселение ионов хлорида. Исследование обеспечивает новые проницательности в правильный действовать шлюза и механизмов иона хлорида кладя свою дисфункцию в основу в пациентах с CF.

«Это необыкновенный случай в биологии где этот протеин мембраны вспомогательного оборудования связывает к каналу иона и эффектно включает канал иона. То важно специально в трахее и эпителиальные ткани в ваших легких,» Van Горн говорит.

Более лучшее вникание структуры и функции шлюза иона показывает как эстроген мог помешать при комплекс канала KCNE3-KCNQ1, по-видимому ухудшая влияния болезни легких CF и водя к более высоким уровням смертности и коротко продолжительность жизни для женских пациентов.

«Фокус этого изучения понять как этот протеин KCNE3 взаимодействует с каналом KCNQ1 иона и как KCNE3 причиняет канал стать полно открытым, или проводно, к подаче иона,» Van Горн говорит.

Путем совмещать разнообразие экспириментально подходы включая структурную биологию, электрофизиологию, биологию клетки и вычислительную биологию, изучение показывает детальные деятельности комплекса протеина мембраны, используя предполагаемую мощность структурной биологии увидеть как эстроген может влиять на нарушение канал.

Среди инструментов используемых для этих исследований ядерный магнитный резонанс (NMR), технология близко отнесенная к магниторезонансному общему (MRI) воображения теперь в клинических установках для наблюдать тканями и органами в теле с высоким разрешением.

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ВОЕННЫЙ ПРЕДСТАВИТЕЛЬ подвиги магнитные свойства атомных ядер, позволяющ исследователям как Van Горн вычеркнуть внутри на структурных деталях биомолекул, (включая протеины мембраны), с замечательной ясностью. Используя метод, научные работники могл предсказать влияния некоторых перегласовок на структуре и динамике протеина и оптимизировать взаимодействия снадобья с протеинами цели.

Летальное небольшое затруднение

Кистозный фиброз генетический разлад влияние которого основное на легких, однако панкреасе, печенке, кишечниках и почки могут также быть повреждены. Заболевание самые общие среди людей Северной Европейской родословной и поражает грубо одну из каждых 3000 новорождённых.

Разлад как autosomal рецессивное заболевание, что оба родительских экземпляра определенного гена должны содержать перегласовку, приводящ к в аберрантной форме протеина известного как регулятор електропроводимостьи transmembrane кистозного фиброза (CFTR). Индивидуалы с только одним неполноценным экземпляром гена вообще заболевани-свободны, но могут подействовать как несущие рецессивной черты.

Самый общий дефект водя к CF пропускание 3 нуклеотидов кодируя для фенилаланина аминокислоты, хотя некоторые 1500 других перегласовок могут также произвести CF. влияния Другой причины перегласовок отличая на протеине CFTR, выраженностях иногда причинять более слабых или более строгих заболевания.

Вообще узнано что женщины более впечатлительный к разрушениям CF, часто показывающ более строгие симптомы и более короткую продолжительность жизни. Поверены, что будет эстроген инкрети критическим способствуя фактором к наблюдаемому зазору рода в случаях CF.

Нарушение потока иона учитывает в части для симптомов CF, которые включают ramped-вверх продукцию пота, слизи, и пищеварительных жидкостей. Условие остает неизлечимым. Подавляющее большинство пациентов кистозного фиброза умирает от бактериальных инфекций, в частности от псевдомонасов патогена.

Поверено что правильный действовать помощи канала KCNQ1 mitigate жидкое нарастание в легких. Заблокировано высокой концентрацией эстрогена, повреждена подача иона, позволяющ бактериальным инфекциям принять владение. Вокруг 80 процентов смертей причиненных CF результат проблем легкего. Серьезные инфекции причиненные заболеванием типично обработаны с антибиотиками, которые несколько улучшили прогноз для пациентов CF, хотя заболевание остает ведущей убийцей.

Несколько telltale симптомов характерны CF и включают кожу солёный-дегустации, плохой рост и плохое увеличение веса и накопление толщиной, липкой слизи. Пациент часто не доходя дыхания и бактериальные инфекции комода общие.

Такие симптомы типично появляются в младенчество и детство. Отказ правильного роста может быть должн к факторам сочетание из, включая хроническую инфекцию легкего, плохую абсорбциу питательных веществ через кишечно-желудочный тракт, и увеличенное метаболически требование в результате хронической болезни.

Форма и функция

По Мере Того Как Van Горн подчеркивает, протеины мембраны, как те расмотренные в настоящем изучении, определяют почти треть всех людских протеинов и ключевые факторы в здоровье и заболевании. Такие протеины цели подавляющего большинства снадобиь и других терапевтических агентов, но более тщательное вникание их детальной структуры и тонкого взаимодействия необходимо перед CF и хозяин других протеин-основанных заболеваний может адекватно быть адресован.

«Это действительно золотистая эра для поля биологии протеина мембраны структурной. Мы начинаем действительно понять как эти протеины работают совместно и что зодчеств выглядеть как,» Van Горна говорим. «В долгосрочном плане, более лучшее вникание как работа протеинов мембраны поможет сделать CF и другие заболевания более легко treatable.»

Источник: Государственный Университет Аризоны

Advertisement