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Le pharmacien et le kinesiologist d'UMass Amherst synthétisent l'essence artificielle pour le muscle

Un pharmacien et un kinesiologist sont montés dans un bus, mais ce n'est pas l'installation à une plaisanterie. Au lieu de cela, kinesiologist et auteur important Ned Debold et pharmacien Dhandapani Venkataraman, « DV, » a commencé à parler sur leur bus permutent à l'université du Massachusetts Amherst et ont découvert leur intérêt mutuel dans la façon dont de l'énergie est convertie d'une forme à l'autre - pour Debold, en tissu musculaire et pour DV, en piles solaires.

Debold a dit le pharmacien comment les chercheurs avaient recherché une source d'énergie alternative pour remonter celui habituel du fuselage, une adénosine triphosphate appelée de molécule (ATP). Une telle source pourrait régler l'activité musculaire, et pourrait mener aux demandes de règlement spasme-apaisantes de muscle neuf dans l'infirmité motrice cérébrale, par exemple, ou activez ou améliorez le fonctionnement de muscle squelettique en milliseconde, ALS et insuffisance cardiaque chronique.

Tous débilitent hautement parce que le fuselage n'a aucune voie de les fixer, disent le physiologiste Debold de muscle. Il n'a pas de bons mécanismes pour régler - empêchez ou amplifiez - le fonctionnement de myosine, le moteur moléculaire qui pilote le mouvement.

Comme notes de DV, l'approche habituelle à rechercher un composé neuf est de vérifier systématiquement chacun parmi des millions jusqu'à ce qu'on semble en valeur le suivi - « pointeau l'approche classique dans meule de foin ». Il dit, « est-ce qu'une remarque j'ai proposé à Ned, « pourquoi n'établissons-nous pas le pointeau nous-mêmes au lieu ? « Qui nous a commencés sur ce projet intéressant qui a remonté les gens qui ne travailleraient ensemble autrement jamais. »

Les deux ont bientôt vu qu'ils auraient besoin de quelqu'un pour modéliser des interactions entre les molécules que DV effectuait et les molécules Debold de myosine employaient pour les vérifier. Ils ont invité le pharmacien de calcul Jianhan Chen.

Nous avons fait l'ordinateur modélisant parce qu'expérimental il est difficile de savoir la myosine pourrait employer les molécules que DV synthétisait. Nous pouvons employer la simulation sur ordinateur pour fournir une illustration détaillée au niveau moléculaire pour comprendre pourquoi ces composés pourraient avoir certains effets. Ceci peut fournir l'analyse dans non seulement comment la myosine agit l'un sur l'autre avec l'ensemble actuel de composés, mais également elle peut fournir un calendrier de lancement pour DV à l'utilisation de concevoir les composés neufs qui sont bien plus efficaces à modifier le fonctionnement de myosine. »

Jianhan Chen, pharmacien de calcul, UMass Amherst

Ce mois, les chercheurs enregistrent dans le tourillon biophysique qu'ils ont effectué une suite des composés synthétiques pour servir de sources d'énergie alternatives à la myosine de protéine musculaire, et que la myosine peut employer cette source d'énergie neuve pour produire de la force et de la vitesse. Mike Woodward du laboratoire de Debold est le premier auteur de leur papier et Xiaorong Liu du laboratoire de Chen a exécuté la simulation sur ordinateur.

À l'aide des différents isomères - molécules avec des atomes dans différents agencements - ils pouvaient « modulent effectivement, et empêchent même, l'activité de la myosine, » la proposition de cela qui change l'isomère peut offrir une approche simple pourtant puissante pour régler le fonctionnement de moteur moléculaire. Avec trois isomères du substitut neuf d'ATP, ils prouvent que la capacité de la force et de mouvement-produire de la myosine peut être spectaculaire modifiée. « En marquant nos résultats expérimentaux avec le calcul, nous prouvons que chaque isomère exerce le contrôle intrinsèque en affectant des opérations distinctes dans le cycle du mechano-produit chimique de la myosine. »

Les rappels de DV, « mon laboratoire n'avaient jamais effectué de tels types des composés avant, nous ont dû apprendre une chimie neuve ; mon stagiaire Éric Ostrander a travaillé à la synthèse. » La chimie neuve concerne coller trois groupes de phosphate sur une molécule sensible à la lumière, l'azobenzene, effectuant ce que les chercheurs appellent maintenant triphosphate d'Azobenzene, il ajoute.

La prochaine étape pour le trio sera de tracer le procédé aux remarques variées dans le cycle biochimique de la myosine, Debold dit. « Dans le domaine de recherches de muscle, nous toujours ne comprenons pas entièrement comment la myosine convertit le gain d'énergie de la nourriture que nous mangeons dans le travail mécanique. C'est une question qui se trouve au coeur de comprendre comment les muscles se contractent. En alimentant des sources d'énergie alternatives soigneusement conçues de myosine, nous pouvons comprendre comment ce moteur moléculaire complexe fonctionne. Et le long de la route nous sommes susceptibles d'indiquer les objectifs et les approches nouveaux pour adresser une foule des maladies associées par muscle. »

Source:
Journal reference:

Woodward, M., et al. (2020) Positional Isomers of a Non-Nucleoside Substrate Differentially Affect Myosin Function. Biophysical Journal. doi.org/10.1016/j.bpj.2020.06.024.