• 導航菜單

    新的合成跨膜離子通道可通過兩種方式激活

    東京工業大學(Tokyo Tech)和東京大學的科學家首次合成了一種新型的人工跨膜離子通道,該通道以自然發現的跨膜通道為模型,該通道涉及神經元信號傳導,對化學和電學都產生了反應。刺激。鑒于其整體特性,該人工通道為細胞運輸和信號傳導的新基礎研究,藥物開發的新可能性以及新型生物傳感器的潛力打開了大門。

    跨膜離子通道是保持復雜生物系統微妙平衡的關鍵。這些是嵌入細胞膜內的超分子或多分子離子和分子交換途徑,以確保進出細胞的基本化學轉運并促進細胞信號傳導。

    近年來,模仿自然離子通道結構和功能的合成生物分子引起了分子生物學研究人員的廣泛興趣,作為研究這些離子通道基本原理的模型,也許甚至創造了替代藥物或開發了先進的生物傳感器。

    然而,盡管已經開發了幾種良好的合成離子通道,但是它們中的大多數僅通過單個刺激即可激活,而科學家稱之為“各向異性雙重刺激響應”或沒有一種可以通過兩種特定類型的離子激活和控制的通道。刺激取決于膜內結構的偏向。這限制了該領域的研究范圍。

    現在,終于,東京科技大學和東京大學的一組科學家成功地合成了一種類似于天然各向異性雙刺激響應通道的生物分子:瞬態受體電位褪黑素8(TRPM8),它是體內信號傳輸的基礎。神經元。他們的頻道稱為VF,其突破發表在《化學學會雜志》上。

    VF是一種多嵌段兩親性分子(既具有親水性(親水性)又具有親脂性(親脂性)特性)分子,可以組裝形成超分子通道。嵌段中的每個單元均包含具有六個氟原子的親脂性/疏水性有機基團,這些氟原子將其定位在細胞膜的脂質雙層中并賦予其極性;磷酸酯基團,可確保結構的取向偏向(磷酸酯側朝向細胞外空間);以及在疏水單元之間和在末端上的有助于刺激響應的柔性乙二醇親水鏈。

    科學家對這種結構的研究表明,通過操縱施加電壓的極性和幅度,可以激活通道。該團隊的首席科學家Kazushi Kinbara教授解釋說:“在不施加電壓的情況下,VF的疏水單元會互相排斥,因此它們在空間上會彼此分離,不會形成透明且功能性的跨膜離子通道。當施加電場向量與VF的極性反平行的電壓時,會發生電子分布在VF內的位移,從而削弱了疏水單元之間的排斥力并增強了它們的面對面堆積。

    科學家發現,第二種刺激與磷酸酯和疏水單元之間的配體(R)-普萘洛爾的結合有關。正如Kinbara教授解釋的那樣:“(R)-普萘洛爾是一種已知能阻斷電壓門控鈉通道的抗心律失常藥物。此外,我們先前的研究表明,它與磷酸酯基團和芳香族單元相互作用,位于通道孔內并阻斷離子交通。這就是為什么我們選擇它作為學習的原因。” 他們的核磁共振波譜顯示了它在磷酸鹽位點的結合,并且它完全抑制了電流流動并因此抑制了VF的離子通道活性。通過添加β-環糊精將其去除可重新激活通道。Kinbara教授說:“諸如此類的可逆配體結合是通過調節跨膜離子通道維持體內穩態的關鍵。VF的高度調節的取向允許對該配體分子的各向異性反應。” “隨著我們在這項研究中的成功,現在有巨大的潛力來感知和操縱各種生物學上重要的事件。”

    確實,通過合成適合生物系統中普遍存在的可變細胞環境的VF,也許在分子生物學領域出現了新的研究可能性。

    鄭重聲明:本文版權歸原作者所有,轉載文章僅為傳播更多信息之目的,如作者信息標記有誤,請第一時間聯系我們修改或刪除,多謝。

    久久久2019高清日本道