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O químico e o kinesiologist de UMass Amherst sintetizam o combustível artificial para o músculo

Um químico e um kinesiologist obtiveram em um barramento, mas esta não é a instalação a um gracejo. Em lugar de, kinesiologist e autor principal Ned Debold e químico Dhandapani Venkataraman, “DV,” começou a falar em seu barramento comutam à universidade de Massachusetts Amherst e descobriu seu interesse mútuo em como a energia é convertida de um formulário a outro - para Debold, no tecido do músculo e para DV, nas células solares.

Debold disse o químico como os pesquisadores têm procurado uma fonte de energia alternativa substituir esse usual do corpo, uma molécula chamada triphosphate de adenosina (ATP). Tal fonte poderia controlar a actividade de músculo, e poderia conduzir aos tratamentos deacalmação do músculo novo na paralisia cerebral, por exemplo, ou active ou aumente a função de músculo esqueletal no MS, no ALS e na parada cardíaca crônica.

Todos são altamente debilitantes porque o corpo não tem nenhuma maneira dos fixar, dizem o fisiologista Debold do músculo. Não tem os bons mecanismos para controlar - iniba ou impulsione - a função do myosin, o motor molecular que conduz o movimento.

Como notas de DV, a aproximação usual a procurar um composto novo é testar sistematicamente cada um entre milhões até que um pareça continuação do valor - “agulha a aproximação clássica em um monte de feno”. Diz, “a certo ponto eu sugeri a Ned, “por que nós não construímos a agulha nós pelo contrário? “Que nos começou neste projecto interessante que uniu os povos que de outra maneira nunca trabalhariam junto.”

Os dois viram logo que precisariam alguém de modelar interacções entre as moléculas que DV fazia e as moléculas Debold do myosin se estavam usando para as testar. Convidaram o químico computacional Jianhan Chen.

Nós fizemos o computador que modela porque experimental é difícil saber o myosin pôde usar as moléculas que DV sintetizava. Nós podemos usar a simulação computorizada para fornecer uma imagem detalhada a nível molecular para compreender porque estes compostos puderam ter determinados efeitos. Isto pode fornecer a introspecção em não somente como o myosin interage com o grupo actual de compostos, mas igualmente pode fornecer um mapa rodoviário para DV ao uso projectar os compostos novos que são ainda mais eficazes em alterar a função do myosin.”

Jianhan Chen, químico computacional, UMass Amherst

Este mês, os pesquisadores relatam no jornal biofísico que fizeram uma série de compostos sintéticos para servir como fontes de energia alternativas para o myosin da proteína de músculo, e que o myosin pode usar esta fonte de energia nova para gerar a força e a velocidade. Mike Woodward do laboratório de Debold é o primeiro autor de seu papel e Xiaorong Liu do laboratório de Chen executou a simulação computorizada.

Usando os isómero diferentes - moléculas com os átomos no regime diferente - podiam “modulam eficazmente, e inibem mesmo, a actividade do myosin,” sugerir isso que muda o isómero pode oferecer uma aproximação simples contudo poderosa controlar a função de motor molecular. Com os três isómero do substituto novo do ATP, mostram que a capacidade da força e da movimento-geração do myosin pode dramàtica ser alterada. “Correlacionando nossos resultados experimentais com a computação, nós mostramos que cada isómero exerce o controle intrínseco afetando etapas distintas no ciclo do mechano-produto químico do myosin.”

Os avisos de DV, “meu laboratório tinham feito nunca tais tipos dos compostos antes, nós tiveram que aprender uma química nova; meu estudante Eric Ostrander trabalhou na síntese.” A química nova envolve colar três grupos do fosfato em uma molécula sensível à luz, o azobenzene, fazendo o que os pesquisadores chamam agora triphosphate de Azobenzene, ele adiciona.

A fase seguinte para o trio será traçar o processo em vários pontos no ciclo bioquímico do myosin, Debold diz. “No campo da pesquisa do músculo, nós ainda não compreendemos inteiramente como o myosin converte o ganho da energia do alimento que nós comemos no trabalho mecânico. É uma pergunta que se encontre no centro de compreender como os músculos contratam. Alimentando fontes de energia alternativas com cuidado projetadas do myosin, nós podemos compreender como este motor molecular complexo funciona. E ao longo do caminho nós somos prováveis revelar alvos e aproximações novos para endereçar um anfitrião de doenças relativas músculo.”

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.