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Il chimico ed il kinesiologo di UMass Amherst sintetizzano il combustibile artificiale per il muscolo

Un chimico e un kinesiologo hanno salito un bus, ma questa non è l'impostazione ad uno scherzo. Invece, kinesiologo e autore principale Ned Debold e chimico Dhandapani Venkataraman, “DV,„ ha cominciato a parlare sul loro bus permutano all'università di Massachusetts Amherst ed hanno scoperto il loro interesse reciproco in come l'energia è convertita da un modulo in un altro - per Debold, nel tessuto del muscolo e per DV, in pile solari.

Debold ha detto il chimico come i ricercatori stanno cercando una sorgente di energia alternativa per sostituire quello usuale dell'organismo, una molecola chiamata adenosintrifosfato (ATP). Una tal sorgente potrebbe gestire l'attività di muscolo e potrebbe piombo ai trattamenti spasmo-calmanti del nuovo muscolo nella paralisi cerebrale, per esempio, o attivi o migliori la funzione di muscolo scheletrico in ms, ALS e infarto cronico.

Tutti sono altamente debilitanti perché l'organismo non ha modo fissarli, dicono il fisiologo Debold del muscolo. Non ha buoni meccanismi per gestire - inibisca o amplifichi - la funzione della miosina, il motore molecolare quel movimento delle unità.

Come note di DV, l'approccio usuale a cercare un nuovo composto è di provare sistematicamente ciascuno fra milioni finché uno non sembri degno seguito - “ago di stampa l'approccio classico in mucchio di fieno„. Dice, “ad un punto ho suggerito a Ned, “perché non costruiamo il ago di stampa noi stessi invece? “Che ci ha iniziati su questo progetto interessante che ha un la gente che non lavorerebbe altrimenti mai insieme.„

I due presto hanno veduto che avrebbero avuto bisogno di qualcuno di modellare le interazioni fra le molecole che DV stava facendo e le molecole Debold della miosina stavano usando per provarle. Hanno invitato il chimico di calcolo Jianhan Chen.

Abbiamo fatto il computer che modella perché è sperimentalmente difficile da sapere la miosina potrebbe usare le molecole che DV stava sintetizzando. Possiamo usare la simulazione su elaboratore per fornire una maschera dettagliata al livello molecolare per capire perché questi composti potrebbero avere determinati effetti. Ciò può fornire la comprensione in non solo come la miosina interagisce con l'insieme corrente dei composti, ma anche può fornire una carta stradale per DV ad uso progettare i nuovi composti che sono ancor più efficaci ad alterare la funzione della miosina.„

Jianhan Chen, chimico di calcolo, UMass Amherst

Questo mese, i ricercatori riferiscono nel giornale biofisico che hanno fatto una serie dei composti sintetici per servire da fonti di energia alternative per la miosina della proteina di muscolo e che la miosina può usare questa nuova fonte di energia per generare la forza e la velocità. Mike Woodward dal laboratorio di Debold è il primo autore del loro documento e Xiaorong Liu dal laboratorio di Chen ha realizzato la simulazione su elaboratore.

Usando gli isomeri differenti - molecole con gli atomi nelle disposizioni differenti - potevano “efficacemente modulano e perfino inibiscono, l'attività di miosina,„ suggerire quello che cambia l'isomero può offrire un approccio semplice eppure potente alla funzione di motore molecolare di controllo. Con tre isomeri di nuovo sostituto del trifosfato di adenosina, indicano che la capacità della forza e della moto-generazione della miosina può essere alterata drammaticamente. “Correlando i nostri risultati sperimentali con il calcolo, indichiamo che ogni isomero esercita il controllo intrinseco pregiudicando i punti distinti nel ciclo del mechano-prodotto chimico della miosina.„

I richiami di DV, “il mio laboratorio non avevano fatto mai tali tipi dei composti prima, noi hanno dovuto imparare una nuova chimica; il mio studente Eric Ostrander ha lavorato alla sintesi.„ La nuova chimica comprende attaccare tre gruppi del fosfato su una molecola sensibile alla luce, azobenzene, facente che cosa i ricercatori ora chiamano trifosfato di Azobenzene, lui aggiunge.

La fase seguente per il trio sarà di mappare il trattamento ai vari punti nel ciclo biochimico della miosina, Debold dice. “Nel campo della ricerca del muscolo, ancora completamente non capiamo come la miosina converte il guadagno di energia dall'alimento che mordiamo il lavoro meccanico. È una domanda che si trova al centro della comprensione come i muscoli si contraggono. Alimentando le fonti di energia alternative con attenzione progettate della miosina, possiamo capire come questo motore molecolare complesso funziona. E lungo la strada siamo probabili rivelare gli obiettivi e gli approcci novelli per indirizzare una miriade di malattie riferite muscolo.„

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.